CC BY
16CHEMISTRY SCIENCES
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СВОЙСТВА
БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ НАПИТКОВ
Мирзаев Д.М.,
Ст. преп. Кафедры общей химии, Ферганский политехнический институт,
Узбекистан, г. Фергана Хошимов И.Э.
Ст. преп. Кафедры общей химии, Ферганский политехнический институт,
Узбекистан, г. Фергана
HIGHLY EFFECTIVE METHODS FOR STUDYING THE CHEMICAL PROPERTIES OF NONALCOHOLIC DRINKS
Mirzayev D.,
Senior lecturer, Department of General Chemistry, Ferghana Polytechnic Institute,
Uzbekistan, Ferghana Khoshimov I.
Senior lecturer, Department of General Chemistry, Ferghana Polytechnic Institute,
Uzbekistan, Ferghana
Аннотация
В статье приводятся методы изучения химического состава, в том числе содержания синтетических красителей в составе безалкогольных напитков методом капиллярного электрофореза, приводятся элек-трофореграммы результатов анализа безалкогольных напитков, метод позволяет идентифицировать и количественно определять содержание красителей в составе безалкогольных напитков.
Abstract
The article provides methods for studying the chemical composition, including the content of synthetic dyes in the composition of soft drinks by capillary electrophoresis, provides electrophoregrams of the results of analysis of soft drinks, the method allows you to identify and quantify the content of dyes in the composition of soft drinks.
Ключевые слова: пищевой краситель, индикатор, допустимая норма, электрофорез, капилляр, детектор, матрица, количественный, безалкогольный напиток.
Keywords: food coloring, indicator, permissible rate, electrophoresis, capillary, detector, matrix, quantitative, soft drink.
Пищевые добавки, в том числе синтетические красители широко используются в производстве безалкогольных напитков. В ряде случаев наличие синтетических красителей является индикатором фальсификации безалкогольных напитков, в том числе окрашенных фруктовых соков.
Разрешенные допустимые нормы синтетических пищевых красителей к использованию на производстве пищевых продуктов мало изучено. Поэтому, разработка методов определения синтетических красителей в пищевых продуктах является актуальной аналитической задачей.
Капиллярный электрофорез (СЕ), с высокой производительностью и разрешением, быстрым анализом, и минимальными расходом растворителей и образцов, является одним из наиболее интересных новых методов разделения. Данный метод имеет область применения близкую к НРLС. СЕ -инструментальный подход к электрофорезу, самое большое преимущество которого - более широкий диапазон применения. Этот метод наиболее эффективен для разделения лекарственных препаратов, витаминов, неорганических ионов, органических кислот, пестицидов, красителей, полиароматиче-
ских углеводородов, поверхностно-активных веществ, остатков взрывчатых веществ, пептидов и белков, углеводов, олигонуклеотидов, и даже вирусов.
Целью данной работы является изучение химического состава, в том числе содержания синтетических красителей в составе безалкогольных напитков методом капиллярного электрофореза. Приводятся электрофореграммы результатов анализа безалкогольных напитков
Методика определения СПК: объем капиллярной трубки - 50 мкм. i. d., I =8,5 см, L =64.5, температура - 30оС, отрицательное давление -20 kv, количество образца, передаваемого в инжектор -300 mbar. Напряжение 0-30kV, сила тока 0-300 цА, мощность 0 - 6 W.
Узел ввода образцов с программируемым давлением 0 - 50,000 тЬаг, напряжение - 0 -30 kV, компенсация утечек. Детектор - диодная матрица. Длина волны 190-600 nm, точность задания 1 nm.
Для количественной характеристики синтетических красителей, имеющихся в составе безалкогольных напитков «AQVA» Qulupnay, «AQVA» Ananas, «AQVA» Apelsin, «Sibur» Fiesta, «Sibur» Ananas, «Sibur» Olma, Arctika Ananas, Arctika Fansy,
Arctika Zemlyanica и Arctika Olma в одинаковых условиях была получена калибровочная кривая по стандартным образцам красителей, в нашем случае - тартразин (Е102), кармуазин (Е122), красный очаровательный (Е129), синий патентованный (Е131).
Краситель, водный раствор которого имеет ярко-зеленую окраску, является смесью красителя тартразин (Е102) и синий патентованный (Е131) в соотношении примерно 20:1, соответственно. Количественный расчет красителя в напитках с зеленым оттенком производился относительно красителя - синий патентованный (Е131). Для получения калибровочной линии приготовили растворы красителей с концентрациями 200; 133,4; 66,6 и 33,3 мкг/мл.
С целью сокращения времени анализа и достижения хорошей воспроизводимости метода, образцы напитков исследовались на обратном конце капилляра. Затем заполненный электролитом в кварцевый капилляр были присоединены к электрическому току.
CE новый высокоэффективный метод разделения и анализа компонентов сложных смесей. При анализе методом CE пробу небольшого объема вводят в кварцевый капилляр, заполненный электролитом. К капилляру прикладывают напряжение от 5 до 30kV. Под действием электрического поля компоненты пробы начинают двигаться по капилляру с разной скоростью, зависящей от их структуры, заряда и молекулярной массы и соответственно, в разное время достигают детектора.
Детектор на основе диодной матрицы, разработанный специально для работы с капиллярами, обеспечивает низкие пределы обнаружения, широкий линейный диапазон измерений, позволяющий анализировать примеси и основной компонент в одном анализе. Оперативный спектральный анализ, необходимый для ускоренной разработки метода, позволяет определять чистоту пика и идентифицировать компоненты смеси, в автоматическом режиме, используя библиотечные спектры. Легкость
и гибкость в использовании и эксплуатации (самоустанавливающаяся кассета позволяет заменить капилляр менее чем за минуту). Кассета также совместима с капиллярами. Удобный графический интерфейс пользователя и расширенная самодиагностика. Авто самплер позволяет анализировать пробы в любой последовательности, что идеально для разработки метода и рутинных исследований.
Количественный анализ полностью автоматизирован. Улучшенная количественная воспроизводимость с возможностью коррекции давления при вводе образца. СhеmStation для СЕ включает весь вид калибровок и графиков.
СЕ не требует прецизионных насосов высокого давления, необходимых для жидкостной хроматографии, несравнимо меньше расход высокочистых растворителей. Отсутствие твердого сорбента в капилляре исключает возможность его "старения", химической и физической деструкции и любого неспецифического связывания с ним компонентов пробы.
Под воздействием электрической площади, образовавшейся в результате этого присоединения, вещества, входящие в состав исследуемых безалкогольных напитков, начали двигаться. Скорость движения ионов связана со структурным строением, зарядом и молекулярной массой, в результате чего они достигают детектора в течение разного промежутка времени. На УФ-детекторе были отмечены ионы веществ, входящих в состав напитка, в основном находящиеся в части длины волн 190-600 пт.
Полученная в результате исследования элек-трофореграмма, состоит из спектров с волнообразными пиками, есть возможность идентифицировать данную хроматограмму и определить количество веществ в составе добавки.
Количественный анализ СПК проведен на основе вычисления площадей выявленных пиков красителей.
На рис.1 представлены результаты анализа напитка «А()УА» ()и1ирпа\.
Рис. 1. Электрофореграмма безалкогольного напитка «AQVA» Qulupnay
Из электрофореграммы, полученной с помощью КЭФ (рис. 1), видно, что в составе безалкогольного напитка «AQVA» Qulupnay на 2,8 минуте
исследования было выявлено наличие синтетического красителя Е129 красный очаровательный, также был представлен его линейный пик и спектр данного красителя, полученный на Уф детекторе.
Рис. 2. Электрофореграмма безалкогольного напитка «AQVA» Apelsin
Из рис. 2 видно, что в состав безалкогольного напитка «AQVA» Apelsin добавлены синтетические красители кармуазин Е122 и тартразин Е102. Данный напиток состоит из смесей красителей Е122 и Е102.
Результатом анализа в количество синтетических красителей в составе взятых для анализа напитков выглядит так: синтетический краситель красный очаровательный Е129 в составе напитка «AQVA» Qulupnay составляет 50 мкг/мл; тартразин Е102 в составе напитка «AQVA» Ananas - 7,13 мкг/мл и кармуазин Е122 - 7,16 мкг/мл; тартразин Е102 в составе напитка «AQVA» Apelsin - 17,58 мкг/мл и кармуазин Е122 - 24,16 мкг/мл; тартразин Е102 в составе напитка «Sibur» Fiesta - 14,28 мкг/мл; тартразин Е102 в составе «Sibur» Ananas -20,05 мкг/мл; в составе напитка «Sibur» Olma содержится тартразин Е102 в количестве 21,66 мкг/мл и патентованный синий Е131 в количестве 1,41 мкг/мл; в напитке Arctika Fansy содержится тартразин Е102 в количестве 2,93 мкг/мл и кармуазин Е122 в количестве 36,47 мкг/мл; в напитке Arctika Zemlyanica содержится красный очаровательный Е129 в количестве 11,30 мкг/мл и в напитке Arctika Olma содержится Е102 в количестве 36,76 мкг/мл и патентованный синий Е131 в количестве 2,75 мкг/мл.
При анализе безалкогольного напитка «AQVA» Qulupnay, красного цвета, методом капиллярного электрофореза (CE), в составе 1 л напитка было обнаружено 50,77 мг считающегося вредным синтетического красителя красный очаровательный Е129, что на 30,77 мг превышает разрешенную дозу.
В составе безалкогольного напитка «AQVA» Apelsin, оранжевого цвета, были обнаружены такие синтетические красители, как тартразин Е102 в количестве 17,58 мг и кармуазин Е122 в количестве 24,16 мг, а также выявлено превышение количества, считающегося сомнительным синтетического красителя кармуазин Е122 и считающегося вредным тартразин Е102, общее их превышение нормы составляет 21,74 мг (таблица 1).
По данным результатов анализов, можно увидеть, что синтетический краситель тартразин Е102 содержится в составе всех безалкогольных напитков кроме напитков «AQVA» Qulupnay и Arctika Zemlyanica. Среди этих напитков содержание тарт-разина Е 102 больше в составе напитка Arctika Olma, т.е. составляет 36,76 мг/л, что на 16,76 мг/л превышает разрешенную к применению дозу в инструкции. Содержание тартразина в «Sibur» Olma составляет 21,66 мг/л, что на 1,66 мг/л превышает
разрешенную степень, в составе напитка «Sibur» Ananas его содержание составляет 20,05 мг/л, а в напитке «AQVA» Apelsin 17,58 мг/л. В составе напитка Arctika Olma злёного цвета, содержание тартразина.
Е102, считающегося вредным, составляет 36,76 мг/л, а содержание патентованного синего Е131, возбудителя рака, составляет 2,75 мг/л.
Таким образом, апробированная методика капиллярного электрофореза при анализе синтетических красителей, которая позволяет идентифицировать и количественно определять содержание красителей в составе безалкогольных напитков.
В информационных материалах Российского медицинского центра —Вита Элин, центра независимой экологической экспертизы —Кедр и Министерства Здравоохранения России, а также в некоторых интернет сайтах, например, 2005 году информация —Клиническая иммунология согласно приведенной выше указанных таблиц синтетические красители, содержащиеся в таких напитках, как «AQVA» Qulupnay, «AQVA» Ananas, «AQVA» Apelsin, «Sibur» Fiesta, «Sibur» Ananas, «Sibur» Olma, Arctika Ananas, Arctika Fansy, Arctika Zemlyanica и Arctika Olma тартразин Е102, красный очаровательный E129 объявлены опасными, синтетический краситель кармуазин Е122 признан сомнительным, а синий патентованный E131 объявлен возбудителем рака.
Синтетические красители, относящиеся к пищевым добавкам, обычно используются в производстве безалкогольных напитков и кондитерских изделий. Поэтому установление максимально допустимый уровень (МДУ) в первую очередь нужно для этих продуктов.
Принимая во внимание попадание красителя в человеческий организм в составе нескольких видов пищевых продуктов, суточный рацион и допустимых суточных доз (ДСД), показано теоретическое определение МДУ синтетических красителей в составе пищевых продуктов на основе следующей формулы:
МДУ = ДСП х.П / 100 М (мг/кг),
Где: ДСП — допустимое суточное потребление данного красителя, мг (для взрослого человека ДСП = 60 ДСД);
П — поступление красителя с одним видом продукта, в процентах от ДСП (в каждом случае определяется индивидуально);
М — масса (в кг) данного вида продукта в суточном рационе.
Опираясь на результаты научных исследований пересмотрены МДУ (максимально допустимый
уровень) разрешенных ФАО/ВОЗ (ФАО - Всемирная продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН); (ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения) синтетических красителей и научно обоснована целесообразность внесения изменений в соответствующие международные стандарты.
Принимая во внимание негативное воздействие синтетических красителей на человеческий организм, указанное в вышеприведенных данных, мы предлагаем ограничить использование некоторых красителей в составе безалкогольных напитков, согласно таблицы
Таблица № 1
Предлагаемая МДУ синтетических красителей в составе безалкогольных напитков
Синтетический краситель Индекс Е МДУ, мг/л
Предлагаемая степень с учеными Узбекистана Степень, предлагаемая учеными России Степень, предлагаемая учеными Украины Имеющаяся на данный момент степень ВОЗ
Тартразин Е102 - 30 30 50; 100
Хинолиновый желтый Е104 30 30 30 100
Желтый «солнечный закат» Е110 - 50 - 50
Кармуазин Е122 30 50 40 50
Понсо 4R Е124 - 50 10 50
Индигокар-мин Е132 - 30 - 100
FCF синий блестящий Е133 15 30 15 100
Амарант Е123 - - - 30
Эритрозин Е127 - - - 12
В составе пищевого продукта может быть несколько синтетических красителей (если это сделано, исходя из необходимости, согласно технологии), их общий количественный состав не должен превышать минимальные нормативы данных красителей.
Капиллярный электрофорез можно успешно использовать для изучения содержание и идентификации синтетических пищевых красителей в составе безалкогольных напитков.
Электрофореграммы представляют собой последовательность пиков, по которым, как и в хро-матограмме, можно идентифицировать и количественно определить конкретное соединение. Капиллярный электрофорез обеспечивает очень высокую эффективность разделения (число теоретических тарелок достигает 2000000) синтетических пищевых красителей.
Список литературы
1. Намазов А.А., Аскаров И.Р., Саттарова Б.Н. Анализ синтетических красителей в безалкогольных напитках методом капиллярного электрофореза. — 2011.
2. Ибрагимов У.К. Сертификация пищевых продуктов: вчера, сегодня, завтра // STANDART. — 2003. — № 1. — С. 21.
3. Namozov A.A., Asqarov I.R., Sattarova B.N. Salqin ichimliklar tarkibidagi oziq-ovqat qo'shilmalarini yuqori unumli suyuqlik xromatografiyada aniqlash uslubi // ТКТИ Киме ва кимё технологияси илмий-техникавий журнали. — Тошкент, 2008. — № 3. — Б. 77-79.
4. Хамракулова М.Х., Абдуллаева М.А. Оптимизация процесса отбелки соевого масла // глав.
ред. Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; зам. глав. ред. Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; члены редакционной коллегии. — 2019. — С. 67.
5. Нарзиев М.С., Абдуллаева М.А., Шарипов Н.З. Определение оптимальной начальной концентрации этилового спирта для проведения процесса дезодорации хлопкового масла // Технологии производства пищевых продуктов питания и экспертиза товаров. — 2015. — С. 138-140.
6. Медатов Р. Х. и др. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ КОНВЕКТИВНОМ ТЕПЛООБМЕНЕ //Universum: технические науки. - 2019. - №. 11-2 (68).
7. Турдибоев И. Х. У. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНО-ФУРАНОВЫХ СВЯЗЫВАЮЩИХ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ //Universum: технические науки. - 2020. - №. 7-3 (76).
8. Хамракулова М. Х. и др. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЯСА КУРИЦЫ //Universum: технические науки. - 2019. - №. 12-2 (69).
9. Абдсарова Д. К., Тожиев Э. А. ПОЛУЧЕНИЕ СПИРТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫМ СПОСО-БОМ СОДЕРЖАЩИХ ПЯТИЧЛЕННЫХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СПИРТОВ //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук. - 2019. - С. 96.
