|
ПРОМЫШЛЕННАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ УДК 613.2-001.8:547.97 ДО ПИТАННЯ ВИЗНАЧЕННЯ СИНТЕТИЧНИХ БАРВНИКІВ У ХАРЧОВИХ ПРОДУКТАХ Т. І. Мельниченко Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.Л. Шупика Проблема визначення синтетичних барвників в різного роду об'єктах з'явилась майже одночасно з початком їх широкого застосування. В Україні, як і в інших державах СНД, тривалий час діяли "Санитарные правила по применению пищевых добавок" (N 1923-78), за якими дозволялось використовувати для підфарбовування безалкогольних напоїв та кондитерських виробів лише два синтетичних барвника — індигокармін і тартразин, вміст яких у харчових продуктах не міг перевищувати 50 мг/кг (мг/л) [1]. Контроль за внесенням визначеної кількості барвників у харчовий продукт повинен був відбуватися на підприємствах харчової промисловості. В лабораторіях санітарно-епідеміологічних станцій для виявлення синтетичних барвників у продуктах харчування користувалися методикою, яка базувалась на застосуванні вовни та розчину аміаку [2]. В більш складних випадках ідентифікацію окремих синтетичних барвників пропонувалось проводити за тестами А.І. Бурштейна (візуальна оцінка забарвлення вовни в присутності таких реагентів, як концентровані сірчана, соляна та азотна кислоти, водні розчини аміаку, гідроксиду натрію та сірчаної кислоти) [3]. На той час цього було цілком достатньо для здійснення санітарного нагляду за правильністю використання барвників в харчовій промисловості. Але в умовах ринкової економіки ситуація погіршилась. Для надання привабливого вигляду харчовим продуктам все частіше застосовуються різноманітні синтетичні барвники та їх суміші. За "Санітарними правилами по застосуванню харчових добавок" (N 222 від 23.07.1996 р.) дозволялось використання шістнадцяти синтетичних барвників, гранично допустимі рівні яких, в залежності від харчового продукту, знаходяться в межах від 30 до 500 мг/кг (мг/л) [4]. В цих умовах виконання санітарного нагляду існуючими методами контролю стало досить проблематичним. Існує велика кількість методик, які дозволяють контролювати вміст барвників у харчових продуктах, але не всі вони можуть бути застосовані в нашій країні. Враховуючи економічну ситуацію в Україні, апаратурне забезпечення методики та підготовка проби повинні бути якомога простішими, реактиви та матеріали — доступними, разом з тим, похибка вимірювань не повинна перевищувати загальноприйнятних норм. Отже, методика повинна бути придатною для виконання масових аналізів харчових продуктів на санітарно-епідеміологічних станціях та в лабораторіях, які контролюють якість харчових продуктів і продовольчої сировини. Для визначення синтетичних барвників у харчових продуктах можуть бути застосовані методи, які широко використовуються для аналізу переважної більшості органічних речовин — хроматографія у тонкому шарі, високоефективна рідинна хроматографія, спектрофотометрія, паперова хроматографія, мас-спектрометрія, полярографія. Широкого застосування для якісного визначення барвників набув метод хроматографії у тонкому шарі. Обладнання для тонкошарової хроматографії (ТШХ) просте й недороге, сам метод є універсальним в застосуванні, витрати часу — мінімальні. У відповідності з класифікацією К. Венкатарамана [5], переважна більшість харчових барвників відноситься до водорозчинних аніонних кислотних барвників. На думку цього автора, для досягнення оптимального розділення водорозчинних барвників на платівках з сілікагелем, целюлозою або оксидом алюмінію потрібно використовувати системи розчинників, що містять воду та інші компоненти, які здатні до утворення водородного зв'язку, розчинники, які можуть зменшувати адсорбцію, наприклад, пірідін, диметилформамід, кетони, складні ефіри, а також речовини, до складу яких входять функціональні ОН--групи (спирти, гліколі та ін.). Для кількісного визначення синтетичних барвників в харчових продуктах останнім часом в науково-дослідних лабораторіях все частіше застосовується метод високоефективної рідинної хроматографії, але він потребує складного апаратурного забезпечення і не може бути доступним більшості лабораторій в Україні. Традиційним методом визначення харчових барвників можна вважати спектрофотометрію, що застосовується як самостійно, так і в поєднанні з іншими методами. Слід зазначити, що основною проблемою при виконанні спектрофотометричного визначення барвників у продуктах харчування є аналіз складних сумішей, і зусилля багатьох дослідників спрямовані на її вирішення. Універсальним є визначення кількісного складу суміші за методом Фірордта [6], але для проведення відповідної математичної обробки форма кривої спектра поглинання досліджуваного зразка повинна наближатися до ідеальної — розчину стандартного барвника. Тобто, підготовка проби має забезпечувати високу вибірковість вилучення барвника з харчового продукту. Складність підготовки проби полягає в тому, що харчові продукти є багатокомпонентними системами, окремі складові яких можуть заважати визначенню барвників. Метою дослідження було розв'язання окремих питань пробопідготовки при якісному та кількісному визначенні синтетичних барвників у продуктах харчування. Матеріали та методи дослідження Для визначення барвників нами застосовані тонкошарова хроматографія і спектрофотометрія, як методи, доступні за апаратурним забезпеченням більшості лабораторій, що займаються аналізом харчових продуктів. Для досліджень використано синтетичні харчові барвники різних класів з вмістом барвника згідно специфікації: При якісному визначенні складу сумішей методом тонкошарової хроматографії використані також розчини барвників — амаранту (Е-123); ерітрозину (Е-127); червоного N 40 (Е-129); патентованого синього (Е-131); діамантового чорного РN (Е-151). Після розгляду та узагальнення даних літератури нами досліджені в якості рухомої фази дванадцять систем розчинників, до складу яких входять в різному співвідношенні такі розчинники: ацетон, ацетонітрил, етилацетат, метанол, етанол, пропанол-1, пропанол-2, бутанол-1, ізоаміловий спирт, бензол, толуол, а також дистильована вода та аміак. При виконанні досліджень використано платівки для тонкошарової хроматографії: "Silufol UV 254" та "Alufol R" (виробництва фірми "Kavalier", Чехія), "Kieselgel 60 F 254" та "Aluminiumoxid F 254" (виробництва фірми "Merck", Німеччина), "Sorbfil" (виробництва ПКБ "Пластмаш" ИВС АН СССР). Для виявлення речовин, що заважають проведенню аналізу, досліджувалися зразки незабарвленої карамелі та тієї, яка містила синтетичні барвники, а також зразки мармеладу. Оптичну густину підготовлених розчинів вимірювали у кюветах з довжиною оптичного шляху 10 мм в діапазоні довжин хвиль 330–670 нм. Результати досліджень ілюстровані рисунками. Результати та їх обговорення Результати проведених досліджень свідчать про те, що найчастіше барвники зустрічаються в безалкогольних напоях і кондитерських виробах з підвищеним вмістом цукру. Існуючі способи вилучення барвників з різних об'єктів передбачають екстракцію органічними розчинниками за певних умов, адсорбцію барвників з подальшою десорбцією та деякі інші. В процесі вибору оптимальних умов для вилучення барвника з харчових продуктів нами досліджені процеси екстракції та адсорбції синтетичних барвників, в результаті чого виявлено, що найбільш перспективним способом є використання оксиду алюмінію [7]. В літературних джерелах зустрічаються подібні методики. Так, J. Janukа et al. [8] використано оксид алюмінію для проведення пробопідготовки харчових продуктів з подальшою ідентифікацією барвників за допомогою паперової хроматографії. Г.І. Морозова [9, 10] запропонувала аналогічну пробопідготовку кондитерських виробів та безалкогольних напоїв для якісного визначення в них амаранту, тартразину, індигокарміну та родаміну методом ТШХ. При якісному визначенні нами методом ТШХ синтетичних барвників в пробах, підготовлених за допомогою оксиду алюмінію, оптимального розділення суміші барвників вдалось досягнути за умови застосування платівок "Silufol UV 254" та "Kieselgel 60 F 254" і системи розчинників, складовими якої є бутанол-1, етанол і вода (5:1:2). К. Венкатараманом [5] наводиться подібна система: бутанол — етанол — вода — оцтова кислота (6:1:2:0,5). Склад було змінено нами з метою зменшення кількості компонентів та для підвищення терміну зберігання підготовленої системи. Кількісне визначення барвників у підготовлених пробах проводилося спектрофотометричним методом. Але виявилось, що форма кривої спектру поглинання підготовлених проб зразків карамелі не відтворює форму кривої спектру поглинання розчину стандартного барвника, і зовсім відрізняється від неї за умов низького вмісту барвника (рис. 1), що може призвести до значних помилок при визначенні барвників у суміші, особливо, якщо до її складу входять хіноліновий жовтий або тартразин. Отриманий результат вказує на те, що разом з синтетичними барвниками з карамелі вилучаються речовини, схожі з ними за властивостями. Головним компонентом кондитерських виробів, зокрема карамелі з начинкою і без неї, є уварений цукор та концентрований сироп. Окремими дослідниками при висвітленні питань, які стосуються термічної стійкості карамельної маси, відмічається, що, крім цукру, карамель обов'язково містить продукти його деструкції. В тому випадку, якщо карамель готують з додаванням патоки, до складу готового напівфабрикату входять складові патоки, невелика кількість інвертного цукру та продукти деструкції цукру темного кольору, які утворюються при інверсії цукру за умов нагрівання при температурі 110 °С понад 30 хв. Отже, утворення забарвлених речовин є невід'ємною рисою процесів виробництва та переробки цукру. За визначенням [12], барвні речовини утворюються на різних стадіях виробництва цукру і не тільки підвищують кольорність готового продукту, але також заважають фільтрації та кристалізації розчинів. Серед них розрізняють меланіни, меланоїдини, карамелі, продукти лужного розщеплення інвертного цукру та комплексні сполуки поліфенолів. Барвні речовини, виділені з бурякової меляси сорбцією на іонітах, мають кислотний характер, не розчиняються в ефірі, ацетоні, але добре розчиняються в підкисленому соляною кислотою етанолі, аміаку, воді; вони утворюють дві фракції — жовтого кольору з максимумом поглинання 420 нм і чорного кольору з максимумом поглинання 560 нм. Як видно з розглянутих вище даних літератури, продукти деструкції цукру за властивостями дещо схожі з харчовими барвниками і можуть заважати на різних стадіях аналізу підфарбованих кондитерських виробів. Для виділення барвних речовин з розчину меляси використовують діаліз, сорбцію на іонітах, екстракцію підкисленим етанолом, висолювання сульфатом натрію в кислому середовищі, осадження солями свинцю [12]. В умовах проведення аналізу харчових продуктів найбільш придатним способом для очистки проби від забарвлених продуктів деструкції цукру є осадження їх ацетатом свинцю. В результаті проведених досліджень виявилося, що для повної очистки проби цього недостатньо, тому після відокремлення осаду потрібна подальша обробка розчину оксидом алюмінію (рис. 2). Застосування двоетапної підготовки проби зразків карамелі дозволяє отримати розчини барвників, за оптичними властивостями близькі до стандартних (рис. 3). Зважаючи на те, що для підфарбовування більшої частини кондитерських виробів та безалкогольних напоїв використовуються різноманітні суміші барвників, запропонований спосіб підготовки проби дозволяє застосувати спектрофотометричний метод для кількісного визначення барвників і в цьому випадку. Попередня підготовка проби із застосуванням ацетату свинцю використана нами також при визначенні барвників у зразках мармеладу. Результати проведених досліджень дозволяють зробити висновок про необхідність більш детальної, ніж пропонується в окремих літературних джерелах [8-10], підготовки проби зразків карамелі для кількісного визначення в них синтетичних барвників спектрофотометричним методом. Запропонований нами спосіб вилучення синтетичних барвників з харчових продуктів з підвищеним вмістом цукру доступний та нескладний у користуванні. Застосування його при кількісному визначенні барвників спектрофотометричним методом в зразках карамелі та мармеладу, які містять суміш барвників, дає змогу уникнути помилок при виконанні аналізу. Література |