CC BY
31
УДК 663.8-035.67:543.422.7
во. мллеев, в.м. безпальченко, о.о. семенченко
Херсонський нацюнальний техшчний унiверситет
ВИЗНАЧЕННЯ БАРВНИК1В СИНТЕТИЧНОГО ПОХОДЖЕННЯ У ПРОДУКТАХ ХАРЧУВАННЯ ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ
У данш роботi розглянутг питання таксономИ, контролю якостг та безпеки застосування харчових добавок, зокрема харчових барвниюв синтетичного походження. Показано можливкть застосування фотоколориметричного методу анализу для експресного, сершного контролю в харчових продуктах, а саме у сиропах, безалкогольних i алкогольних напоях, синтетичних барвниюв тартразину (Е102) i тдигокармту (Е132). Для цих барвниюв до^джено лiнiйний дiапазон залежностi оптичног густини вiд концентрацИ 0-600 мг/л, що дозволяе проводити розрахунки як по калiбрувальному графi-ку, так i за стандартним розчином.
Ключовi слова: харчовi добавки, синтетичт барвники, тартразин (Е102), тдигокармт (Е132), безпека, фотоколориметричний анал1з.
В.А. МАЛЕЕВ, В.М. БЕЗПАЛЬЧЕНКО, О.А. СЕМЕНЧЕНКО
Херсонский национальный технический университет
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ СИНТЕТИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
В данной работе рассмотрены вопросы таксономии, контроля качества и безопасности применения пищевых добавок, в частности пищевых красителей синтетического происхождения. Показана возможность применения фотоколориметрического метода анализа для экспрессного, серийного контроля в пищевых продуктах, а именно в сиропах, безалкогольных и алкогольных напитках синтетических красителей тартразина (Е102) и индигокармина (Е132). Для данных красителей исследован линейный диапазон зависимости оптической плотности от концентрации 0-600 мг/л, что позволяет производить расчеты как по калибровочному графику, так и по стандартным растворам.
Ключевые слова: пищевые добавки, синтетические красители, тартразин (Е102), индигокармин (Е132), безопасность, фотоколориметрический анализ.
V.A. MALJEJEV, V.M. BEZPALCHENKO, О.А. SEMENCHENKO
Kherson National Technical University
DETERMINATION OF DYES OF SYNTHETIC ORIGIN IN FOODSTUFFS USING PHOTOCOLORIMETRIC METHOD
This work questions issues of taxonomy, quality control and safe use of food additives, including food dyes of synthetic origin. The possibility of applying of the photo colorimetric analysis method shown for express, batch control of food, exactly syrups, soft and alcoholic drinks, synthetic dyes Tartrazine (El 02) and Indigocarmine (E132). For these dyes studied the linear range of optical density depending on the concentration of 0-600 mg/l, that allows to make calculations throughout the calibration schedule and a standard solution.
Keywords: dietary additives, synthetic dyes, Tartrazine (E102), Indigocarmine (E132), security, photocolorimetric analysis.
Постановка проблеми
За останне десятилитя р1зко збшьшився асортимент харчових добавок, що використовуються у харчовш промисловосп. Використання харчових добавок також актуально з метою тдвищення конкурентоспроможносп. У той же час гостро постало питання безпечносп цих добавок для оргашзму людини. Актуальшсть ще! проблеми зростае при врахуванш можливостей споживання багатьох харчових добавок людьми р1зного в1ку протягом бшьшо! частини свого життя. Багато речовин при потраплянш в оргашзм, особливо у комбшацп з шшими под1бними речовинами, можуть виявитись шквдливими для оргашзму. Це особливо характерно для речовин, яш здатш до акумуляцп, тобто сумування !х ефекту, чи до перетворення у оргашзм1 з нетоксично! у токсичну форму. У випадку накопичення в оргашзм1 виникае складна залежшсть мгж бюлопчною актившстю речовини, величиною дози, швидшстю виведення з оргашзму та штервалом потрапляння И в оргашзм [1]. Бшьш1сть з пропонованих на тепершнш час барвниюв мають штучне походження. З розвитком дослщжень в галуз1 токсикологи спостер1гаеться тенденщя до обмеження використання !х у харчових щлях майже у вах
кра!нах свггу. В свою чергу, не викликае cyMHiBiB безпечшсть бiльшостi натуральних барвник1в, тому що адаптацiя людського органiзмy до природних компонентiв вщбуваеться еволюцiйно. При цъому, для багатъох з них встановлено гранично допycтимi концентраций Система контролю харчових барвнишв як сировини зазначена у мiжнародних документах, в той же час система контролю !х вмicтy в кiнцевiй продукцп практично вiдcyтня. Тому актуалъним залишаеться питания безпеки та контролю барвнишв синтетичного походження у продуктах харчування.
Аналiз основних дослвджень i публiкацiй
Термiн «харчовi добавки» мае дешлька тлумачень. Чаcтiше тд харчовими добавками розyмiютъ групу речовин природного або штучного походження, яш використовують для вдосконалення технологи виготовлення продукпв cпецiалъного призначення з характерними органолептичними показниками, вiдповiдними властивостями. Зпдно Закону Укра!ни «Про як1стъ та безпеку харчових продукпв i продовольчо! сировини» харчовою добавкою е природна чи синтетична речовина, яка спещально вводиться у харчовий продукт для надання йому бажаних властивостей [2]. До харчових добавок Комгаею ФАО/ВООЗ за Кодексом Алiментарiyc вiдноcятъ «...будь-яш речовини, як1 не використовуються як !жа в нормальних умовах i не застосовуються як типовi iнгредiенти 1ж1, незалежно вiд !х харчово! цiнноcтi, cпецiалъно добавленi для технолопчних цiлей, у тому чиcлi для полшшення органолептичних властивостей, пiд час виробництва, обробки, пакування, транспортування або збертання харчових продукпв...». Санiтарними правилами i нормами по застосуванню харчових добавок, затвердженими Мiнicтерcтвом охорони здоров'я Укра!ни вiд 23.07.1996 р. № 222, передбачено, що вироблення, застосування та реалiзацiя харчових добавок на територп держави повиннi здiйcнюватиcя з дозволу МОЗ Укра!ни. Клаcифiкацiя харчових добавок включае 23 фyнкцiоналънi класи, а саме: кислоти; регулятори кислотностц речовини, якi перешкоджають злежуванню та грудкуванню; пiногаcники; антиокиcлювачi; наповнювачi; барвники; речовини, як1 сприяють збереженню забарвлення; емульгатори; емульгуючи cолi; yщiлънювачi; пiдcилювачi смаку i запаху; речовини для обробки борошна; пiноyтворювачi; желеyтворювачi; глазурувачц вологоyтримyючi агенти; консерванти; пропеленти; розпушувачц cтабiлiзатори; пiдcолоджyвачi; збагачyвачi. У харчовш технологи видiляютъ наcтyпнi групи добавок:
- харчовi добавки, як1 необхвдт в технологiчномy процеci виробництва продукпв (приcкорювачi технологiчного процесу, незамiннi технолопчш харчовi добавки, фiкcатори мiоглобiнy);
- харчовi добавки, як1 попереджують мжробюлопчне та окиснююче псування продyктiв (антимжробш, хiмiчнi та бiологiчнi засоби, антиоксиданти, яш попереджують псування продyктiв);
- харчовi добавки, як1 формують товарш влаcтивоcтi виробам i забезпечують !м ycпiх на ринку (харчовi барвники, ароматизатори, полiпшyвачi консистенци, cмаковi добавки);
- полiпшyвачi якоcтi харчових продукпв [3].
Постановою КМУ вiд 04.01.1999 р. №12 затверджено перелiк харчових добавок, дозволених для використання у харчових продуктах [4]. Рашше затверджеш висновки державно! саштарно-ппешчно! експертизи щодо використання харчових добавок дiйcнi на термш !х видачi. Багато добавок, яш забороненi в Укра!ш, можуть використовуватися в iнших кра!нах, i це cлiд враховувати при надходженш iмпортних товарiв. Законодавчими актами забороняеться ввезення та реалiзацiя харчових продукпв та реалiзацiя харчових продyктiв, яш не вiдповiдаютъ вимогам щодо використання речовин, що не дозволеш як харчовi добавки.
Згiдно нормативних докуменпв, забороняеться реалiзацiя i використання вичизняних та ввезених в Укра!ну харчових продукпв без маркування державною мовою про склад продукту iз зазначенням перелiкy використаних харчових добавок [5]. Харчова добавка позначаеться на етикетщ у виглядi iндекcy «Е» (Europe) з трьох- або чотирьохзначним номером. Вш пiдтверджyе, що дана сполука перевiрена на безпечнicтъ, для не! встановлеш критери чистоти та ппешчш нормативи в харчових продуктах (максимально допycтимi рiвнi, допустима добова доза, допустиме добове споживання тощо). Шсля назви харчово! добавки або !! iндекcy може стояти !! концентращя. У нашiй кра!нi вона виражаеться в мг/кг або мг/дм3. За кордоном використовуеться абревiатyра ррт (parts per million - частин на мшьйон) i означае, що на 1 млн. вагових (об'емних) частин продукту припадае певна шльшсть харчово! добавки.
Проблема використання харчових добавок складна i багатогранна. У зв'язку з тим, що харчовi добавки не е медичними препаратами, вони проходять спрощену процедуру затвердження, яка в бшьшосп випадк1в не передбачае клiнiчних дослщжень. Питаннями використання харчових добавок займаеться cпецiалiзована мiжиародна органiзацiя - Об'еднаний комитет екcпертiв ФАО/ВООЗ по харчовим добавкам i контамiнантам (забруднювачам). Максимально допустимий рiвенъ вiдповiдних дозволених харчових добавок стосуеться вах продyктiв, яш надходять для реалiзацi! на територш Укра!ни, виробляються пiдприемcтвами харчово! промисловосп та громадського харчування незалежно вщ !х вiдомчо! належноcтi, пiдпорядкyвання та форми власносп. Вiдповiдалънicтъ за дотриманням встановлених норм несуть керiвники тдприемств: виробничих, громадського харчування, торгiвлi.
Введения нових харчових добавок повинно мати вщповщне обгрунтування. Воно може бути виправданим при вщсутносп шших можливостей випуску доброяюсно! продукци 3i збереженими природними властивостями та вщповщно! харчово! цiнностi. Зниження !х допустиме тшьки в окремих теxнологiяx виробництва спещальних та дieтичниx продуктiв. Харчовi добавки можуть вводитись для полiпшения органолептичних властивостей без змiн сутностi харчових продукпв. При цьому е неприпустимим обман споживачiв, пiдвищения ризику шкодливого впливу продукту на здоров'я порiвняно з засобами, що застосовуються. Щорiчно виробництво харчових добавок збiльшуеться: в кра!нах Свропи - на 2%, в США - на 4,4%, в Азп - на 10-15%. Особливо зростае виробництво пiдсолоджувачiв (щорiчно на 7 %). За останш 10 роюв споживання кондитерських виробiв в Gвропi збiльшилося на 21 %, причому за рахунок споживання шоколадних виробiв (пiдвищения 16 %). Осюльки основними споживачами кондитерських виробiв е дiти, то виникае нагальна проблема посилення регулювання харчових добавок у цш групi харчових продукпв [6].
На даний час у свт iсиуе стандартизований пiдxiд до оцшки як1сних характеристик i показниюв безпеки чистих харчових добавок - барвниюв, перелiк яких наведено в мгжнародних документах комки Codex Alimentarius. Цими ж документами (специфiкацil Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) впорядкована процедура аналiтичного контролю нормованих величин (вмiст основно! речовини, домiшок; показники безпеки) [7]. На поточний момент експертами комiсii створет специфiкацii бiльш иiж 1500 харчових добавок, з яких 54 ввдносяться до харчових добавок - барвниюв. Основним способом !х визначення е метод високоефективно! рiдинноi хроматографй' з детектуванням в ультрафiолетовому дiапазоиi. Проте визначення цим методом у харчових продуктах може призвести до отримання хибнопозитивних результатiв [8]. Актуальнiсть розробки методiв, що дозволяють проводити щентифтащю барвниюв у юнцевих харчових продуктах, ощнювати !х юльюсний вмiст, не викликае сумнiвiв.
До харчових барвниюв висувають наступнi основнi вимоги:
- нешюдливють у застосованих дозах, в тому числ! вiдсутнiсть проявiв канцерогенносп та мутагенностi;
- мiцнiсть фарбування (стiйкiсть до дп свiтла, окисиювачiв, змiн кислотно-лужного середовища i температур);
- здатшсть розчинятись у водi або жирах, рiвномiрно розподiлятися в май харчових продукпв.
Як вiдомо, xарчовi барвники синтетичного походження широко застосовуються для фарбування харчових продукпв, лжарських засобiв. Вони мають значнi технолопчш переваги у порiвияннi з бшьшютю натуральних барвникiв, оскiльки дають яскравi кольори, стiйкi до свiтла, до окисиювачiв та вiдновникiв, змiн величини рН i менш чутливi до рiзниx видiв впливу, яким тддаеться сировина у xодi теxнологiчного процесу.
Формулювання мети дослiджень
Метою роботи було дослщження можливостi застосування фотоколориметричного аналiзу харчових продуктiв щодо вмюту синтетичних барвникiв тартразину (Е102) i iидигокармiиу (Е132).
Викладення основного MaTepia^y дослiдження
Комiсiею з харчових добавок прийнята «концепция перiодичного перегляду» - при наявносп даних щодо токсичносп харчово! добавки вона може бути заборонена. Результати дослщжень токсичностi барвниюв синтетичного походження свiдчать про те, що практично ва вони здатш в залежиостi вiд дози, викликати небажанi токсичнi ефекти. Велика небезпека синтетичних барвниюв обумовлюе необxiднiсть !х регламентации Згiдно з нормативними документами, дозволено використання синтетичних барвниюв, гранично допустимi рiвнi яких, у залежносп вiд харчового продукту, можуть коливатися в межах 30-500 мг/кг (мг/дм3) [9].
За xiмiчною природою синтетичнi xарчовi барвники можна подiлити на п'ять класiв:
- азобарвники (тартразин Е102, сонячний захщ Е110, кармазин Е122, чорний блискучий Е151);
- триарiлметановi (синiй патентований Е131, брилiантовий синiй Е133);
- ксантеновi (еротрозин Е127);
- xiнолiновi (xiнолiновий жовтий Е104);
- шдиго!дш (iидигокармiн Е132).
Тартразин забарвлюе xарчовi продукти у жовтий колiр, часто його змшують з iишими барвниками для того, щоб отримати рiзномаиiтиi в^линки. Використовуеться при виробиицгвi напо!в, кондитерсько! продукцй' (цукерки, торти, тютечка, джеми, желе, морозиво), консервацй. Основою складу барвника е кам'яновугiльний дьоготь, який з промислово! класифiкацiею вщноситься до вiдxодiв виробнищва. Барвник широко використовуеться завдяки xiмiчиим властивостям та низьюй вартостi виробництва.
Iидигокармiн ^ндиготин) добре розчинний у водi, забарвлюе xарчовi продукти у синiй колiр. Його використовують для забарвлення морозива, сухого печива, витчки, кондитерських виробiв, десертiв, лiкерiв, безалкогольних напо!в, як! зберiгаються у склянiй тарi.
Результати дослщжень, проведених науковцями в £врош i США показали, що xарчовi добавки Е102 i Е132 е сильнодшчими алергенами, як! провокують напади задухи. Доведено прямий зв'язок мiж
дieю барвника Е102 на дитячий оргашзм i зниженням концентрацп уваги [10]. При порушенш технологiчного процесу Е132 негативно впливае на здоров'я людини, викликаючи нездужання, нудоту, порушення роботи серця. Проводяться грунтовнi дослiдження, спрямоваш на виявлення зв'язку мiж шшдливими харчовими барвниками i онкозахворюваннями. Як вище зазначено, застосування барвник1в у виробнищга продуктiв харчування строго регламентовано законодавчою базою. У бшьшосп кра1н нормативними актами норма споживання тартразину складае 100-150 мг барвника на 1 кг готового продукту або 7,5 мг на 1 кг ваги людини. Допустиме добове споживання iндигокармiну - 5 мг на 1 кг ваги людини в день або не бшьше 500 мг на 1 кг готового продукту [6].
Власш дослщження тартразину (Е102) та iндигокармiну (Е132) у харчових продуктах були проведет на фотоколориметрi концентрацшному КФК-2МП у кювеп з товщиною робочого шару 1,070 мм. За спектральними характеристиками водних стандартних розчишв барвник1в були виявленi оитимальш довжини хвиль: для тартразину 400 нм, ¡ндигокар\пн\ 590 нм (рис. 1).
1.3 п
300 3 50 400 450 500 550 600 650 700 750 300
ДОЕЖНШХЕ1Ш. нм
Рис. 1. Залежшсть оптичноТ густини розчимiв барвнишв з концентращями тартразину 1 г/л (1) i iмдигокармiму 0,1 г/л (2) вiд довжини хвилi
На рис. 2 наведено калiбрувальнi графiки барвник1в, яш побудованi за стандартними розчинами. Лшшний дiапазон концентрацiй для обох барвнишв становить 0-600 мг/л, що дозволяе застосовувати розрахунки не титьки за кал1брувальним графжом, але й за стандартним розчином.
2
отв 1 и
концентрация, г/л
Рис. 2. Залежнкть оптичноТ густини вiд концентрацп тартразину (1) i iмдигокармiму (2)
Кшьшсть тартразину в консервованому перт (виробництво Перу) за нашими розрахунками склала 124 мг/дм3, що задовольняе юнуючим нормам. Вмiст iндигокармiну в сирот Блю Кюрасао (виробництво Укра!на) склав 217 мг/дм3, що також задовольняе юнуючим нормам.
Висновки
1. Застосування фотоколориметричного аналiзу щодо вмiсту барвнишв синтетичного походження можливо у разi присутностi в харчовому продуктi лише одного або двох барвнишв, яш рiзняться за оптимальними довжинами хвиль.
2. В результата дослiдження встановлено, що вмют тартразину в консервованому перщ (виробництво Перу) склав 124 мг/дм3, а вмют iндигокармiну в сирот Блю Кюрасао (виробництво Укра!на) -217 мг/дм3
3. Враховуючи доступшсть обладнання, експреснiсть, серiйнiсть, технологiчнiсть контролю, можливють автоматизации застосування фотоколориметричного аналiзу е ефективним методом контролю вмюту барвник1в у сиропах, безалкогольних напоях тощо.
4. Подальшi дослiдження щодо контролю, таксономп, щентифжацп, безпечностi застосування барвнишв будуть сприяти вирiшенню завдань, спрямованих на встановлення вiдповiдностi продукт! рецептурам, вимогам безпеки.
Список використаноТ лiтератури
1. Малеев В.О. Методичш рекомендацп для вивчення навчального матерiалу за темою «Харчовi добавки» з дисциплiни «Екологiя» / В.О. Малеев, О.В. Лянзберг. - Херсон ХДАУ: Колос, 2005. -26 с.
2. Закон Укра!ни «Про яшсть та безпеку харчових продуклв i продовольчо! сировини» // Вщомосп Верховно! Ради Укра!ни. - 1998. - №19. - С. 298-312.
3. Свирида В.В. Харчовi добавки: визначення, класифiкацiя, проблеми використання /
B.В. Свирида, В.О. Малеев, В.М. Безпальченко // Наково-практичнi розробки молодих учених на сучасному етат розвитку хiмiчних технологiй: Матерiали II Всеукр. наук.-практ. конф. молодих учених i студенпв. - Херсон : ХНТУ, 2015. - С. 62-63.
4. Постанова Кабшету Мшс^в Укра!ни «Про затвердження перелiку харчових добавок, дозволених для використання у харчових продуктах» ввд 4 ачня 1999 р. N 12.
5. Пономарьов П.Х. Безпека харчових продукпв та продовольчо! сировини. / П.Х. Пономарьов, 1.В. Сирохман // Навч. поабник. - К. : Вища школа. - 1999. - 176 с.
6. Смоляр, В. I. Сучасш проблеми використання харчових добавок / В.1. Смоляр // Проблеми харчування - 2009. - № 1-2. - С. 5-10.
7. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (Bend J., Bolger V. etc.) / Evaluation of certain food additives and contaminants // World Health Organ. Tech. Rep. Ser. 2007, (947), P. 1-225.
8. Бессонов В. Нормирование основных показателей применения пищевых добавок - красителей, фиксаторов окраски [Электронный ресурс] / В. Бессонов // Режим доступа: http://bfi-online.ru.
9. Катаева С.£. Харчовi добавки: небезпека використання барвнишв у кондитерських виробах /
C.£. Катаева // Тези доповщей на 3-му Мiжнародному наук.-техн. практикуму: Кондитерськ вироби та харчо концентрати. Технология, обладнання, яшсть та асортимент. - Мукачеве, 2006. -С. 60-64.
10. Толстая Е.В. Синдром дефицита внимания / гиперактивности и пищевые добавки / Е.В. Толстая // Материалы 13-й междунар. науч. конф. «Сахаровские чтения 2013 года: экологические проблемы XXI века (16-17 мая 2013 г.)». - Минск :МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2013. - С. 145.
