Размещено на http://www.allbest.ru/

32

1

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Vladimir state University

Применение природных и синтетических подсластителей в пищевой продукции

Application of natural and synthetic sweeteners in food products

Стюнина А.О.

Styunina А.О.

Владимир, Россия

Vladimir, Russia



Введение

В настоящее время все больше в обществе становится популярна концепция здорового образа жизни и правильного питания. Все больше людей начинают задумываться о том, что они едят. Вредность сахара всеобще известный факт, но далеко не все знают, насколько велик круг продуктов, которые содержат сахар или его заменители в своем составе. Сахар относится к одним из самых популярных продуктов питания. Его чаще используют в качестве добавки в различные блюда, а не как самостоятельный продукт. Люди почти в каждом приёме пище (не считая намеренных отказов) употребляют сахар. Пристрастие к сладкому - не самая лучшая привычка многих людей. Человек развивался в условиях несладкой, несолёной и маложирной диеты.

Поэтому в последние годы подсластители - заменители сахара, все больше входят в нашу жизнь. Они являются самой настоящей «палочкой выручалочкой»: не сильно отличаясь по вкусу от сахара, они не так калорийны. Но насколько безвредны подсластители, или их использование всего лишь маркетинговый ход производителей, которые пишут на упаковках «не содержит сахара».

Курсовая работа посвящена изучению использования природных и синтетических подсластителей в пищевой продукции. Целью данной работы является качественное и количественное определение содержания натуральных и синтетических подсластителей в продуктах питания с использованием физико-химических методов анализа.



1. Литературный обзор

1.1 История распространения сахара, его вредность

Сахар -- бытовое название сахарозы (C₁₂H₂₂O₁₁). Тростниковый и свекловичный сахар (сахарный песок, рафинад) является важным пищевым продуктом. Обычный сахар относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Сахароза быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток. Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80--120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах (0,08~0,12 %) [1].

Рис. 1 сахароза

Сахар в чистом виде вовсе не является столь необходимым человеку продуктом, как принято считать. На протяжении тысячелетий человек, как и другие представители животного мира, питался естественными продуктами, содержащими сложные углеводы, которые находятся в цельных зернах злаковых, овощах, фруктах, бобовых, содержащих кроме них еще клетчатку, витамины, минеральные соли и другие полезные вещества. Однако этот продукт получил очень большое распространение.

Родина сахара -- Индия (др.-инд. ???? (њarkara? IAST) «песчинка, гравий, сахар»), в русский язык это слово было заимствовано через греч. уЬкчбспн (сакхарон). В Европе сахар был известен ещё римлянам. Коричневые сахарные крупицы приготавливали из сока сахарного тростника и ввозили в Европу из Индии. Египет, провинция Римской империи, был посредником в торговле с Индией. Позднее сахарный тростник появился на Сицилии и в Южной Испании, но с падением Римской империи эта традиция была утрачена. История сахара в России начинается примерно с XI--XII веков. Когда сахар впервые завезли, пробовать его могли только князь и его приближённые. Первая в России «сахарная палата» была открыта Петром I в начале XVIII века, и сырьё для сахара ввозилось из-за границы. В 1809 году стало налаживаться производство сахара из отечественного сырья -- сахарной свёклы. Среднее годовое потребление сахара на человека в Европе: середина XIX века -- 2 кг, 1920 год -- 17 кг, 2000-е -- 37 кг [1].

По данным многочисленных исследований, которые были направлены на определение вреда и пользы сахара для человека, стало известно, что сахар при избыточном потреблении сильно повышает риск развития многих серьезных заболеваний и наносит организму ощутимый вред. На усвоение рафинированного сахара в организме человека тратится огромное количество кальция, что способствует вымыванию минерала из костной ткани. Это может привести к развитию такого заболевания, как остеопороз, т.е. повышается вероятность переломов костей. Сахар наносит заметный урон зубной эмали, и это уже доказанный факт, недаром нас всех с раннего детства пугали родители, говоря «будешь есть много сладкого - будут болеть зубы», в этих "страшилках" есть доля правды [2]. Также сахар может способствовать возникновению рака желудка, прямой кишки, кишечника, молочной железы и яичников. Имеет отношение к развитию рака простаты, поджелудочной железы, желчных протоков, желчного пузыря и легких. Сахар служит питанием для раковых клеток. Увеличивает риск развития ишемической болезни сердца и предрасполагает к возникновению других сердечно-сосудистых заболеваний. Приводит к наркотической зависимости. Из-за нестабильного содержания сахара в крови вызывает частые головные боли и быструю утомляемость. От этого возникает постоянное желание съесть сладкое. Порция сладкого приводит к временному облегчению, но через некоторое время чувство голода и потребность в сладком становятся еще острее [3]. Перечисление фактов пагубного влияния сахара на организм можно продолжать, этот список содержит более 70 пунктов [4].

В настоящее время только единицы людей способны отказаться или хотя бы значительно ограничить употребление сахара. Поэтому возникает необходимость в поиске заменителей сахара, которые будут по каким-то характеристикам лучше сахарозы (например, будут обладать меньшей калорийностью) или просто будут доступны тем, кому сахар противопоказан (людям с сахарным диабетом). сахарин этилацетатовый подсластитель

1.2 Натуральные заменители сахара

В современном мире сахарозаменители стали неотъемлемой частью питания многих людей. При этом для потребителя важен не только приятный сладкий вкус, хорошая растворимость в воде, стойкость к кулинарной обработке, но и безопасность использования сахарозаменителей для здоровья, отсутствие побочных эффектов и безвредность для организма. Таким требованиям в полной мере отвечают натуральные сахарозаменители, созданные на основе природных компонентов [5].

В качестве подсластителей человечество использовало дары природы тысячелетиями. У наших предков самым популярным заменителем сахара был мед. Поскольку мед считается одним из самых древних подсластетелей, то можно сказать, что сахар по сути является заменителем меда [6]. Мёд содержит 13--22 % воды, 75--80 % углеводов (глюкоза, фруктоза, сахароза), а также в незначительных количествах витамины В1, В2, В6, Е, К, С, провитамин А-каротин, фолиевую кислоту [7]. Пользу организму может принести только натуральный мед. Следует помнить, что мед высококалорийный продукт. Так в 100 г меда -- 314 ккал, поэтому суточная доза меда не должна превышать 50--100 г, разделенных на несколько приемов. В качестве заменителя сахара, мед нашел широкое применение в кулинарии. Его добавляют в тесто для выпечки, фруктовые десерты, блины, пудинги и другие блюда [6].

Наиболее популярными сахарозаменителями считаются фруктоза сорбит и ксилит.

Фруктоза - натуральный сахар, который присутствует в свободном виде почти во всех сладких фруктах и овощах, а также в меде. Фруктоза стабилизирует уровень сахара в крови, укрепляет иммунитет, снижает риск возникновения кариеса и диатеза у детей и взрослых. Серьезные преимущества фруктозы перед сахаром связаны с различиями в процессах усвоения этих продуктов организмом. Фруктоза относится к углеводам с низким гликемическим индексом, ее употребление в пищу не вызывает колебаний уровня сахара в крови и, соответственно, резких выбросов инсулина, которые вызывает употребление сахара. Эти свойства фруктозы особую важность имеют для людей, страдающих сахарным диабетом. В отличие от других углеводов, фруктоза достигает внутриклеточного метаболизма без вмешательства инсулина. Она быстро и почти полностью удаляется из крови, в результате после приёма фруктозы сахар в крови повышается значительно медленнее и в гораздо меньшей степени, чем после приёма эквивалентного количества глюкозы. Фруктоза, в отличие от глюкозы, не обладает способностью высвобождать гормоны кишечника, стимулирующие секрецию инсулина. Фруктозу используют в продуктах для диетического питания больных сахарным диабетом [5].

Рис. 2 фруктоза



Фруктозу как заменитель сахара эффективно используют для здорового питания во всем мире. Фруктоза хорошо растворима в воде, поэтому широко используется в домашней кулинарии. Блюда, в которых сахар заменен фруктозой, относятся к так называемым продуктам здорового питания, такие продукты: малокалорийны, не провоцируют кариес, обладают тонизирующим эффектом, лучше усваиваются организмом, чем продукты с сахаром; остаются свежими гораздо дольше, поскольку фруктоза обладает свойством сохранять влагу. Фруктоза почти в 3 раза слаще глюкозы и в 1.52.1 (в среднем 1.8) раза сахара (сахарозы). Экономит расход обычного сахара, то есть вместо 3 ложек сахара необходимо затратить только 2 ложки фруктозы, имея при этом одинаковую с ним калорийность. Наибольшая сладость фруктозы проявляется в слабокислых холодных (до 100 градусов С) блюдах. Исследования показали полезность фруктозы для здоровых людей в проявлении тонизирующего эффекта, а также для людей, имеющих большую физическую нагрузку. После приёма фруктозы при физической нагрузке потеря мышечного гликогена (источника энергии для организма) наполовину меньше, чем после глюкозы. Поэтому продукты с фруктозой имеют большую популярность среди спортсменов, водителей автомобилей и т.д. Еще одно достоинство фруктозы: она ускоряет расщепление алкоголя в крови [5].

Но есть некоторые особенности особенность: для расщепления фруктозы в организме не нужен инсулин, так как она напрямую усваивается некоторыми клетками нашего организма. Это - мужские половые клетки - сперматозоиды и клетки печени. То есть печень напрямую может расщеплять фруктозу. Это так называемый, процесс фосфорилирования. Потом она превращается в жирные кислоты, которые организм человека превращает в жир. При передозировке может привести к развитию ацидоза (изменению кислотно-щелочного баланса организма) [6].

Сорбит (Е 420) представляет собой шестиатомный спирт. Был открыт французским химиком Boussingault в 1868 г. при исследовании ягод рябины. В последующем сорбит был обнаружен в небольших количествах и в других ягодах и фруктах. Наибольшее его количество обнаружено в ягодах рябины и терна (от 0,5 до 10 %), а также боярышника (4,7-7,6 %) и кизильника (3,6-5,1 %). При созревании плодов содержание сорбита увеличивается. Кроме того, сорбит обнаружен в листьях как низших, так и высших растений. Так же его выявили в отходах сахарного производства. Сорбит - это белый кристаллический порошок, без запаха, с холодящим сладким вкусом получаемый из растительного сырья химическим путем. Принадлежит к группе сахаридных спиртов, или полиолов. Почти вдвое менее калориен, чем сахар (2,6 ккал/г против 4 ккал/г), но и вдвое менее сладкий [6].

Рис. 3 сорбит

В Европе сорбит постепенно выходит за рамки продукта, адресованного диабетикам, - его широкое применение всячески приветствуется и поощряется медиками. Он рекомендуется в дозе до 30 г в сутки, имеет антикетогенное, желчегонное действие. Последние исследования показывают, что он помогает организму снижать расход витаминов B1 B6 и биотина, а также способствует улучшению микрофлоры кишечника, синтезирующей данные витамины. А поскольку этот сладкий спирт способен втягивать влагу из воздуха, еда на его основе долго остается свежей. В больших количествах может вызывать побочные эффекты: вздутие живота, тошноту, расстройство желудка и повышение в крови молочной кислоты [5].

Ксилит (Е 967) относится к пятиатомным спиртам. Впервые был получен путем гидролиза из хлопковой шелухи или кукурузных кочерыжек. В Финляндии ксилит получают из березовой коры. Вкус ксилита не очень отличается от вкуса сахарозы. В организме он усваивается более медленно. Поэтому при передозировке ксилита он длительное время задерживается в кишечнике, в результате чего в нем накапливается большое количество жидкости, усиливается перистальтика и возникает понос. Иногда ксилит может вызывать вздутие живота. Ксилит стал популярным благодаря производителям жевательных резинок. После заявлений ученых о том, что ксилит значительно снижает риск заболевания кариесом, его начали использовать ведущие производители жевательных резинок и зубных паст [6].

Рис. 4 Ксилит

Ксилит имеет коэффициент сладости 0,9 по отношению к сахарозе и рекомендуется в дозе 0,5 г/кг, что составляет 30-35 г в сутки [5]. Одним из недостатков, препятствующих широкому распространению ксилита, является его дороговизна (в 10 раз дороже сахара), связанная с ограниченными источниками сырья для его производства [8].

Тауматин (англ. Thaumatin) -- низкокалорийный подсластитель и корректор вкуса белковой природы. Этот белок обычно используется именно для коррекции вкуса, а не как заменитель сахара. Тауматины были впервые открыты как смесь белков, выделенных из растения Thaumatococcus daniellii, которое растет в Западной Африке. Некоторые белки в семействе тауматинов примерно в 2000 раз более сладкие, чем сахар. Несмотря на то, что они обладают очень сладким вкусом, последний значительно отличается от вкуса сахара. Ощущение сладкого вкуса наступает очень медленно. Ощущения длятся долго, оставляя похожее на вкус лакрицы послевкусие. Белок тауматин хорошо растворим в воде, стабилен при нагревании, а также в кислой среде [9]. Находит широкое применение в Великобритании.

Специалисты считают, что будущее - за новым типом подсластителей, которые в сотни и даже тысячи раз слаще сахара. Наиболее популярным из них пока является стевиозид, полученный из южноамериканского растения - стевии или медовой травы (Stevia rebaudiana). Он не только заменяет сахар, но и снижает концентрацию глюкозы в крови, артериальное давление и обладает антиаритмическим действием [10]. Стевия омолаживает кожу, повышает иммунитет, нормализует повышенное артериальное давление уничтожает паразитов-кандит в организме [10]. Гликозиды стевии усваиваются организмом, но их калорийность ничтожно мала. Ежедневное употребление в течение 10 месяцев препарата стевии в дозах, даже в 50 раз превышающих физиологические, не вызвало никаких патологических изменений в организмах подопытных животных. В экспериментах на беременных крысах показано, что даже доза 1 г/кг массы не влияет на развитие плода. Канцерогенного действия у стевиозида также не обнаружено [5].

Рис. 5 Стевиозид

Существует и ряд других натуральных подсластителей, применение которых довольно перспективно. Например, цитроза, получаемая из кожуры цитрусовых или глициризин, выделяемый из солодки (лакрицы). Но они имеют ряд недостатоков: дороговизна их получения, специфический вкус и запах. На рынке существует необходимость в дешевых малокалорийных заменителях сахара, натуральные подсластители с этой ролью не справляются. Для удешевления продукции используют синтетические сахарозаменители.

1.3 Синтетические заменители сахара

В последние годы подсластители - заменители сахара, все больше входят в нашу жизнь. Всеми силами мы стараемся воздерживаться от сладкой пищи и употребления сахара, а это очень трудно, особенно сладкоежкам. Поэтому малокалорийные сахарозаменители являются некой «палочкой выручалочкой». Впрочем, изобилие и доступность подсластителей не уменьшает количество людей, страдающих избыточным весом. Возникает закономерный вопрос - поможет ли вообще замена сахара подсластителями похудеть, и насколько безопасны при повседневном употреблении химически синтезированные, не свойственные живой природе вещества?

Подавляющее большинство искусственных подсластителей практически не содержит калорий - часть подсластителей (как правило, полученные путем химического синтеза) организм вообще не способен усваивать - нет соответствующих ферментов. Либо количество вещества, необходимого для придания сладкого вкуса напитку настолько мало, что его калорийностью можно пренебречь (к примеру, подсластители на основе белков и аминокислот). Любой подсластитель, прежде чем поступить в продажу, проходит тщательный контроль и явного вреда для здоровья не принесет. Единственная проблема в том, что большинство современных подсластителей созданы относительно недавно, и их безопасность при долгосрочном употреблении не подтверждена. И уже появляются исследования, позволяющие предполагать, что злоупотребление подсластителями может вызывать аллергические реакции - например, крапивницу. Не исключено и возможное влияние подсластителей на обмен веществ и повышение риска возникновения новообразований при неумеренном употреблении подсластителей [11]. В любом случае, стоит помнить, что химические подсластители - это несвойственные для нормального питания вещества и вряд ли ежедневное употребление подсластителей можно считать нормой.

Наиболее распространенные из икуственных подсластителей - это аспартам, цикламат, сахарин.

Сахарин (Е 954) является некалорийным подсластителем со степенью сладости 450. В чистом виде -- это белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в водных растворах (до 700 г/л), стабилен, в том числе при высокотемпературной обработке продуктов. Наблюдающийся «металлический привкус» можно устранить путем смешивания сахарина с другими заменителями сахарозы. Сахарин очень стабилен при замораживании и нагревании, сохраняет сладость в присутствии кислот пригоден практически для всех видов жарения и варки продуктов. Поэтому применяют сахарин преимущественно при приготовлении безалкогольных напитков, в хлебобулочных изделиях, джемах, при консервировании фруктов, для приготовления соусов и десертов, в косметике, фармацевтике, при производстве жевательной резинки [12].

Рис. 6 Натриевая соль сахарина

Цикламат (Е952) является бескалорийным подсластителем. Не усваивается организмом и выводится с мочой. Безопасная суточная доза - 10 мг на 1 кг массы тела. По данным исследований цикламат натрия повышает риск развития рака мочевого пузыря у крыс, однако эпидемиологические данные не подтверждают аналогичного риска у людей [13]. В составе газированных напитков он имеет обозначение Е952.В чистом виде -- это белый кристаллический порошок, устойчивый при нагревании до 250 °С, стабилен при переработке, термообработке и хранении. Хорошо растворяется в воде (до 200 г/л), степень сладости -- 30, вкусовое ощущение сладости нарастает медленно. Несмотря на то что цикламаты были открыты еще в 1937 г., применение их разрешено более чем в 50 странах мира, в странах ЕС одобрены к применению были недавно [12].

Рис. 7 Цикламат натрия

Аспартам (Е951) (коммерческие названия: свитли, сластилин, сукразид, NutraSweet) как заменитель сахара начали применять с 1981 г., первыми были США, затем -- Великобритания. Аспартам -- усваиваемый, низкокалорийный, высокоинтенсивный подсластитель, почти в 200 раз слаще сахара, имеет калорийность 3,85 ккал/г, получается путем синтеза двух белковых аминокислот -- аспарагиновой и фенилаланина и небольшого количества метилового эфира [12]. Аспартам в организме человека распадается на две аминокислоты и метанол. Аминокислоты являются составной частью белков и не только не опасны, но даже необходимы организму. Метанол в больших количествах является токсичным веществом, что часто даёт повод для дискуссий о вреде аспартама. Однако получение метанола с пищей значительно превышает количество, образуемое из аспартама. Прием аспартама в дозах до 34 мг на килограмм веса тела (разово) или 70 мг/кг (в 8 приемах) не приводил к появлению метанола в крови в обнаруживаемых концентрациях [14]. Фенилаланин способен нарушать химию мозга и снижать производство серотонина - гормона, ответственного за настроение, поведение, сон и аппетит. Кроме того, существуют исследования, показывающие, что аспартам провоцирует развитие болезни Альцгеймера [15].

Он разрушается при нагреве, а потому непригоден для некоторых пищевых продуктов. Наиболее распространенные области применения аспартама: производство безалкогольных напитков, йогуртов, молочных десертов, мороженого, кремов, кондитерских изделий, горячего шоколада, малоалкогольного пива, жевательной резинки, в качестве столового подсластителя. Аспартам может добавляться в небольших количествах при приготовлении отдельных видов супов, картофельных и капустных салатов, чипсов. Он противопоказан людям, страдающим фенилкетонурией (заболевание, сопровождающееся нарушением метаболизма фенилаланина) [12].

Рис. 8 Аспартам

Сравнительно новым высококачественным интенсивным термостабильным подсластителем является сукралоза (трихлоргалактосахароза), разработанная английской фирмой «Tate & Lyle» в 1976 году. Это подсластитель, который может применяться в большом диапазоне производства продуктов -- от напитков до изделий хлебопекарной промышленности. Сукралоза получается из обычного сахара и имеет вкусовые характеристики подобные сахару. Вместо трех гидроксильных групп сукралоза содержит три атома хлора. То есть, организм не способен ассимилировать сукралозу. При этом она в 600 раз слаще сахарозы.

Сукралоза (пищевая добавка E955) имеет приятную на вкус сладость, хорошо растворяется в воде, высокостабильна в широком спектре производства напитков и пищевых продуктов. Сукралоза совершенно стабильна при термообработке -- пастеризации и стерилизации, применяемой при изготовлении йогуртов и пюре, она сохраняет свою сладость в продуктах даже после хранения в течение года. Сукралоза высокосинергична с фруктозой и инвертными сиропами.

Сукралоза была одобрена в Канаде в 1991 году, а затем в 1998 году в США, где она продавалась под названием «Splenda». До этого сукралоза за 13 лет прошла более сотни тестов на токсичность, которые не выявили никаких канцерогенных свойств или побочного воздействия на репродуктивную функцию, нервную систему или генетику. Это не остановило некоторые СМИ от предостережений против потребления сукралозы, которая якобы ослабляет иммунитет и приводит к развитию рака. Доказательств в пользу таких заявлений приведено не было, кроме некорректных в данном случае результатов экспериментов над животными [16].

Рис. 9 Сукралоза

Обратимся теперь к обзору продуктов питания, которые содержат в своем составе природные или синтетические сахарозаменители.

1.4 Продукты питания, содержащие сахарозаменители, их вред

Наиболее распространенные продукты, содержащие сахарозаменители: газированные напитки с маркировкой “light”, жевательные резинки, столовые подсластители, различные джемы и другие продукты, маркированные как не содержащие сахара. Кроме того, очень часто сахарозаменители добавляют в «недиетические» газировки или соки из соображений удешевления производства, ведь аспартам дешевле не то что сахара, а даже глюкознофруктозного сиропа. Cola и Pepsi Light, жевательные резинки и другие продукты «без сахара» значительно повышают аппетит. Потребление их на пустой желудок вредно вдвойне, так как активные химические вещества разрушают естественную среду пищевода [17].

Жевательная резинка - продукт, который чуть менее чем полностью состоит из пищевых добавок. Он очень опасен для жизни и здоровья человека при регулярном употреблении «после еды» (как нас учит тому реклама). В нашем случае имеется в виду жевательная резинка известных марок «Орбит», «Дирол» и т. д., так как в дешевых жвачках китайского производства добавок намного меньше, но вред там в основном из-за добавленного сахара, который как раз вредит зубам. В жвачке может содержаться Е420 (Сорбит, сорбитол, сорбитовый сироп) -- подсластитель, используется как замена сахара в жвачке. В США считается опасной добавкой. Может вызывать расстройство желудка (в случае употрбления более одной пачки жвачки в сутки). E967 (Ксилит) -- сахарозаменитель. В лабораторных условиях вызвал каменно-почечную болезнь у животных. Е951 (Аспартам) -- синтетический подсластитель. При употреблении более 40 мг в день вызывает кожные заболевания. При передозировках может вызывать множественные заболевания [18].

Газированные напитки наряду с жевательными резинками являются наиболее вредными продуктами. E950 (Ацесульфам калия) -- сахарозаменитель. Ухудшает работу сердца. Включает в состав аспарогеновую кислоту (вызывает привыкание). E951 (Аспартам) -- при сильных дозах вызывает самые различные заболевания. E952 (Цикламовая кислота) -- сахарозаменитель, опасный канцероген. Запрещен в ЕС, США, Японии и др. развитых странах [19].

Во множестве низкокалорийных продуктов (творожки, йогурты) также содержатся синтетические подсластители: часто в составе встречаются ацесульфам калия (вызывает опухоли легких, молочной железы, лейкемию), аспартам (вызывает головные боли, депрессию, усталость, бессоницу) [20].

Подсластитель изомальт (Е953) можно встретить в составе мороженого, джема, выпечки. Он считается относительно безопастным при употреблении в пищу, однако может вызывать раздражение желудка [20].

Применение сахарина запрещено или ограничено во многих странах.

Он используется в диетических безалкогольных напитках, в таблетках (заменителях сахара), добавляется в некоторые лекарственные препараты для улучшения вкуса. Сахарин вызывает крапивницу, зуд, экзему, тошноту, головную боль, является канцерогеном [20].

Необходимо заметить, что некоторые вредные пищевые добавки, содержащиеся в популярных продуктах питания, вызывают привыкание, например, подсластитель аспартам. В то время как все исследования, финансируемые промышленностью, пришли к выводу, что аспартам безопасен, практически все независимо финансируемые исследования пришли к выводу о том, что аспартам может вызывать целый ряд опасных заболеваний, от болезни Альцгеймера (в результате разрушения нервных клеток) до мужского бесплодия [21].

1.5 Методы определения сахарозаменителей в продуктах питания

Существует множество, в том числе гостированных, методов определения сахарозаменителей.

Гостированная методика определения сахарина в безалкогольных напитках основана на применении ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектором (длина волны 210 нм). Подвижная фаза состоит из 15% ацетонитрила, 85% 0,0125 М раствора KH₂PO₄, доведенного фосфорной кислотой до pH 3,2. После проведения дегазации напиток хроматографируют. Концентрацию определяют методом внешнего стандарта с использованием стандартных растворов [22].

Существуют методики определения в БАД некоторых сахарозаменителей. Стевиозид и сахарин определяют также методом ВЭЖХ, подвижная фаза ацетонитрил-вода, сорбент сепарон SGX NH₂, зернение 7 мкм, при длинах волн спектрофотометрического детектора 208 нм для стевиозида и 269 для сахарина[23].

Метод определения суммы ксилита, сорбита и общего сахара в кондитерских изделиях основан на колориметрировании образовавшегося иона Cr²⁺ после окисления их сернокислым раствором двухромокислого калия, сорбит определяют на основании разницы между оптической активностью исследуемого раствора с добавлением молибденого кислого аммония в кислой среде и без [24].



2. Экспериментальная часть

2.1 Оборудование и материалы

В работе использовали комплекс хроматогафических методов, включающий гель-проникающую (ГПХ) и тонкослойную (ТСХ)

хроматографию, а также метод инфракрасной (ИК) - спектроскопии и УФ-спектроскопии для качественного и количественного определения содержания сахарозаменителей в продуктах питания.

Анализ методом ГПХ проводили с помощью системы для высокоэффективной хроматографии фирмы Perkin Elmer (США), состоящей из следующих блоков и принадлежностей: изократический насос серии 200; ручной инжектор Rheodyne 7725i с петлей объемом 20 мкл; термостат колонок серии 200-Пельтье (диапазон температур от 5 до 90°С с шагом 1°С); рефрактометрический детектор серии 200 с объемом ячейки 8 мкл; УФдетектор (л=254 нм); колонка, заполненная дивинилбензольным гелем Jordi Gel DVB 100A, длиной 300 мм, диаметром 7,8 мм, размер частиц 5 мкм, диаметр пор 100Е; программное обеспечение Totalchrom WS MU, версия 6.3 для сбора и обработки данных. В качестве подвижной фазы использовался этиловый эфир уксусной кислоты (этилацетат) по ГОСТ 22300-76 квалификации «ХЧ». Скорость подачи растворителя 2 мл/мин. Температура термостата колонок 35°С. Пробу анализируемого олигомера вводили в хроматограф из 1%-ного раствора в этилацетате, предварительно профильтрованного через мембранный фторопластовый фильтр с размером пор 0,45 мкм.

ИК-спектроскопия осуществлялась на ИК-идентификаторе ChemID фирмы Smiths c Фурье-преобразованием методом многократного нарушенного полного отражения (МНПВО) на алмазном кристалле. Результаты обрабатывались с помощью программного обеспечения

ChemAssist. Условия снятия спектров: диапазон спектра 4000-650 см^-1, разрешающая способность 4 см^-1, число сканирований фона и пробы 4.

Сканирование УФ-спектров проводили наотечественном спектрофотометре СФ-103 фирмы «Аквилон» в диапазоне длин волн 190 - 400 нм с интервалом 1нм в кварцевой кювете длиной 10 мм. Программа обработки данных «Spectr-1.0».

Для анализа подсластителей методом тонкослойной хроматографии использовали пластинки Sorbfill ПТСХ-П-А-УФ, обработанные борной кислотой путем погружения в 3%-ный водный раствор и высушенные при 105°С в течении часа. Система растворителей: МЭК/ледяная уксусная кислота/метанол в соотношении 60/20/20 по объему. В качестве проявителей использовали УФ-лампу при 254 нм и раствор бихромата калия в серной кислоте. Раствор бихромата готовили следующим образом: 3 г бихромата калия растворяли в 20 мл дистиллированной воды и 10 мл концентрированной серной кислоты с последующим нагреванием до 105°С. Также для ТСХ анализа сорбита в карамели использовали пластину Сорбтон RP2, модифицированную С2, систему растворителей: метанол/этилацетат/вода в соотношении 6/3/1, проявляли пластинку сначала раствором бихромата в серной кислоте, затем фосфорно-молибденовой кислотой.

В работе для анализа использовали напиток «Лимон-Лайм» марки «Я», ГОСТ 2188-89. Состав напитка: артезианская вода, регулятор кислотности - лимонная кислота, подсластитель «Сладин» (цикламат натрия, сахаринат натрия), ароматизатор, консервант - бензоат натрия. Произведено ООО «Выбор-С», г. Вязники, Владимирская область.

Также для анализа использовали заменитель сахара в таблетках «Maitre de Sucre». Состав: цикламат натрия (Е952) - подсластитель, натрий двууглекислый (Е500) - разрыхлитель, сахаринат натрия (Е954) - подсластитель, винная кислота (Е334) - регулятор кислотности.

Для приготовления калибровочных растворов сахарина использовали чистый сахарин.

Анализу на наличие сорбита подвергали карамель марки «Sula» мультивитамин без сахара, с витамином C. Состав леденцов: подсластитель - сорбит, загуститель - гуммиарабик, подсластители: молочная кислота, лимонная кислота; витаминный премикс (смесь витаминов), натуральные ароматизаторы - маракуйя, мандарин: пюре фруктовое концентрированное (эквивалент 1% свежих фруктов: яблоко, вишня, малина, ананас, лайм, лимон, клубника, персик, банан, апельсин, черника, ежевика, арбуз, киви, манго), концентрат апельсинового сока, натуральный краситель - куркумин. Содержание углеводов 93,8%, в том числе сорбита 93,4%. Производитель OOO "Perfetti Van Melle", страна Россия, Санкт-Петербург.

2.2 Техника эксперимента

2.2.1 Калибровка по стандартным растворам сахарина

Для количественного определения сахарина в напитке «Лимон-Лайм» и в сахарозаменителе в таблетках «Maitre de Sucre» в работе был использован метод внешнего стандарта. Для этого были приготовлены стандартные водные растворы сахарина с концентрациями 0,03 мг/мл, 0,04 мг/мл, 0,08 мг/мл, 0,4 мг/мл. С помощью УФ-спектрометра были сняты их УФ спектры и построена калибровочная зависимость сигнала при 268 нм от концентрации.

2.2.2 Анализ напитка «Лимон-Лайм»

Проводили дегазацию напитка, выдерживая 8 мин в ультразвуквой камере при нормальной температуре. Для ГПХ использовали экстракт этилацетата. Для снятия УФ-спектра использовали дегазированный раствор напитка в чистом виде, разбавленный дистиллированной водой в 6 и 7,5 раз.



2.2.3 Анализ заменителя сахара в таблетках «Maitre de Sucre»

Для снятия хроматограммы навеску сахарозаменителя растворяли в этилацетате, фильтровали, полученный раствор использовали для хроматографирования. Для снятия ИК спектра раствор сахарозаменителя в этилацетате высушивали до сухого остатка. В твердом виде вещество анализировали при помощи ИК-спектрометра. Для снятие УФ-спектров были приготовлены водные растворы сахарозаменителей с концентрациями 1 мг/мл, 2 мг/мл, 3 мг/мл и 0,5 мг/мл.

2.2.4 Анализ карамели «Sula»

Для снятия ИК-спектра использовали размельченную навеску карамели.

Для тонкослойной хроматографии навески карамели растворяли в воде и полученные растворы с концентрациями 0,0573 г/мл и 0,0705 г/мл наносили на пластинку. Для определения концентрации сорбита в карамели были приготовлены стандартные водные растворы сорбита концентраций 0,0520 г/мл, 0,0610 г/мл, 0,0712 г/мл, 0,0753 г/мл.



3. Результаты и обсуждение

3.1 Определение сахарина в напитке «Лимон-Лайм» и таблетках подсластителя «Maitre»

Хроматографический анализ напитка и таблеток подсластителя позволяет утверждать, что в них действительно содержится сахарин. На хроматограмме видно (рис. 10), что время удерживания вещества, содержащегося в анализируемых продуктах совпадает со временем удерживания сахарина.

Рис. 10 Хроматограмма чистого сахарина и этилацетатовых вытяжек из напитка «ЛимонЛайм» и заменителя сахара в таблетках «Maitre de Sucre»

Также наличие сахарина в сахарозменителе подтверждается и методом ИК-спектроскопии. На рис. 11 представлен ИК спектр сухого остатка экстракта этилацетата таблетки сахарозаменителя.

____ maitre, экстракт этилацетатом, высушенный

____ o-Benzoic Sulfimide

Рис. 11 ИК спектр этилацетатной вытяжки из заменителя сахара в таблетках «Maitre de Sucre»

Количественное определение сахарина проводилось методом УФ-спектроскопии с использованием стандартных растворов сахарина.

На рис. 12 представлены УФ спектры для стандартных калибровочных растворов сахарина с концентрациями 0,03 мг/мл, 0,04 мг/мл, 0,08 мг/мл, 0,4 мг/мл.

Рис. 12 УФ спектры стандартных растворов сахарина

На рис. 13 представлены УФ спектры водного раствора «Лимон-Лайм» концентрации 133 мл/л (напиток разбавлен в 7 раз), водного раствора подсластителя «Maitre» концентрации 1 мг/мл, раствора сахарина концентрации 0,03 мг/мл.

Рис. 13 УФ спектры сахарина, напитка «Лимон-Лайм» и заменителя сахара в таблетках «Maitre de Sucre»

Для построения калибровочной зависимости была выбрана длина волны л=268 нм. Калибровочная зависимость для стандартных растворов сахарина представлена на рис. 14.



Размещено на http://www.allbest.ru/

32

1

Рис. 14 Калибровочная зависимость интенсивности сигнала от концентрации раствора сахарина

По градуировочному графику определена массовая доля сахарина в подсластителе «Maitre», она составила 5,75%, и концентрация сахарина в напитке «Лимон-Лайм» - 0,23 г/л.

3.2 Определение подсластителя в карамеле «Sula»

Методом ИК-спектроскопии проведено качественное определение подсластителя в карамели. С коэффициентом подобия 0,9601 в составе обнаружен сорбит, что соответствует сведениям, указанным производителем на этикетке.

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

1

____ _{Karamel Sula (sorbit) 2 11-13-2015 at 13;59;38} wavenumber (cm-1)

____ Sorbitol

Рис. 15 ИК спектр карамели «Sula»

Для определения количества сорбита в карамели использовали метод тонкослойной хроматографии. Для выбора наиболее подходящей системы растворителей и пластинки сначала был проведен анализ методик определения сахаров методом ТСХ [25, 26]. На рис. 16 представлена хроматограмма, полученная на пластинке, модифицированной борной кислотой, и с системой растворителей МЭК/ледяная уксусная кислота/метанол в соотношении 60/20/20.

1 2 3 4 5 6

Рис. 16, где 1 - ксилит, 2 - сахароза, 3 - сорбит, 4 - сукралоза в таблетках, 5 - фруктоза, 6 - «Maitre» в таблетках

Но такая методика проведения анализа дала неудовлетворительный результат. Были подобраны другие условия проведения анализа, при котором пятна на хроматограмме получились более четкими. На рис. 17 приведена хроматограмма для растворов сорбита четырех различных концентраций и двух концентраций растворов исследуемой карамели. Анализ проводили на пластинке, модифицированной С2, с системой растворителей метанол/этилацетат/вода в соотношении 6/3/1, проявляли пластинку сначала раствором бихромата в серной кислоте, затем фосфорномолибденовой кислотой.

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

1

Рис. 17 Хроматограмма для стандартных растворов сорбита (1,3,5,6) и анализируемых растворов карамели (2,4)

С помощью системы для тонкослойной хроматографии с денситометром «ДенСкан» построена калибровочная зависимость яркости и размера пятна от концентрации стандартных растворов сорбита (рис. 18).

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

1

Рис.18

По этой калибровочной зависимости определена концентрация сорбита в карамели, она составила 93%. В пределах погрешности эта величина соответствует данным на этикетке (93,4%).



Выводы

1. Изучена возможность идентификации натуральных и синтетических подсластителей с помощью физико-химических методов анализа, таких как ИК-спектроскопия и гельпроникающая жидкостная хроматография.

2. Подобраны условия для количественного определения сахарина методом УФ-спектроскопии и сорбита методом тонкослойной хроматографии.

3. Определено количество сахарина в безалкогольном напитке и таблетках заменителя сахара, а также количество сорбита в карамели.



Список литературы

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Сахар

2. http://www.ayzdorov.ru/ttermini_sahar.php

3. http://ruslekar.info/Vred-sahara-bolee-70-faktorov-1028.html

4. http://www.ovrede.ru/vred-sahara/9-vred-sahara-pochemu-sahar-vredendlya-zdorovya.html

5. http://saharunet.ru/nuzhno-znat/saxarozameniteli-xxi-veka

6. http://www.steviasun.com.ua/vasch-pomoschnik/polezny-statti/332naturalnye-saharozameniteli-prirodnye-podslastiteli.html

7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Мёд

8. Генделека Г.Ф., Генделека А.Н. Использование сахарозаменителей и подсластителей в диетотерапии сахарного диабета и ожирения // «Городская поликлиника № 29» МЦ «Сімейний лікар», 2013, 2(50)

9. https://ru.wikipedia.org/wiki/Тауматин

10. http://health4ever.org/pischevye-dobavki-e-shki/saharozameniteli

11. http://zdravoe.com/90/p1767/index.html

12. http://www.grandars.ru/college/tovarovedenie/zameniteli-sahara.html

13. https://ru.wikipedia.org/wiki/Цикламат_натрия

14. https://ru.wikipedia.org/wiki/Аспартам

15. http://fitseven.ru/kak-pohudet/pitanie-i-diety/saharozameniteli-vred-i-polza

16. https://ru.wikipedia.org/wiki/Сукралоза

17. http://fitseven.ru/kak-pohudet/pitanie-i-diety/saharozameniteli-vred-i-polza

18. http://cyclowiki.org/wiki/Продукты_с_вредными_пищевыми_добавками

19. http://annisa-today.ru/eda/cto-nelza-est/produkty-soderzasie-vrednyepisevye-dobavki-640/

20. Стейтем Билл Чем нас травят? Полный справочник вредных, полезных и нейтральных веществ, которые содержатся в пище, косметике, лекарствах // ПРАЙМ-ЕВРОЗНАК, 2008, с 319

21. http://fitseven.ru/kak-pohudet/pitanie-i-diety/saharozameniteli-vred-i-polza

22. ГОСТ 30059-93

23. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище // Р 4.1.1672-03

24. ГОСТ 25268-82

25. Ольшанова К.М., Потапова М.А., Морозова Н.М. Практикум по хроматографическому анализу // Высшая школа, Москва, 1970

26. Кирхнер Ю. Тонкослойная хроматография // МИР, Москва, 1981, с 616

Размещено на Allbest.ru

...