Удосконалення методів контролю показників безпеки у технології олієжирових виробництв

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність 05.18.06-технологія жирів, ефірних масел і парфумерно-косметичних продуктів

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ КОНТРОЛЮ ПОКАЗНИКІВ БЕЗПЕКИ У ТЕХНОЛОГІЇ ОЛІЄЖИРОВИХ ВИРОБНИЦТВ

ВИКОНАЛА ЛЕВЧУК ІРИНА ВОЛОДИМИРІВНА

Харків - 2010



АНОТАЦІЯ

Левчук І.В. Удосконалення методів контролю показників безпеки у технології олієжирових виробництв - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.06 - технологія жирів, ефірних масел і парфумерно-косметичних продуктів.-Національний університет харчових технологій, Київ, 2010р.

Дисертацію присвячено розробці сучасних методів (ГРХ, ІФА, ВЕРХ, ГРХ/МС, КЕ) контролю показників безпеки - пестицидів різних груп (хлорорганічних, фосфорорганічних, сим-триазинів, синтетичних піретроїдів, похідних ФКК), поліароматичних вуглеводнів, природних антиоксидантів, синтетичних консервантів в олієжировій сировині та готовій продукції.

Роботу спрямовано на систематизацію теоретичних та прикладних аспектів методів визначення зазначених показників безпеки, природних та синтетичних домішок.

В результаті роботи розроблено методи та методики визначення показників безпеки, а саме: масових часток пестицидів (хлорорганічних, фосфорорганічних, синтетичних піретроїдів, сим-триазинів, похідних ФКК), поліароматичних вуглеводнів, синтетичних консервантів, а також антиоксидантів в рослинних оліях, олієжировмісних продуктах та насінні олійних культур.

Розроблено спосіб внутрішнього контролю точності результатів вимірювань показників безпеки, впровадження якого в практику виявилось ефективним.

Рекомендовано при видобутку рослинних олій першого віджиму перевіряти кожну партію сировини (насіння олійних культур) на вміст бенз[а]пірену.

Вперше в Україні проведено адаптацію екстрактів матриць насіння олійних культур, рослинних олій та олієжировмістивних продуктів до тест-систем, призначених для визначення синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК у водних системах. Розроблено методику кількісного та якісного визначення синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК при їх сумісній присутності в об'єктах рослинного походження (олійне насіння, рослинні олії, олієжировмістивні продукти) методом імуноферментного аналізу. Проведено оцінку на придатність тест-системи при використанні розробленої методики.

У результаті виконаних досліджень одержано нові дані щодо параметрів визначення та ефективних умов розділення пестицидів, консервантів методами ГРХ, КЕ, ВЕРХ, ІФА.

Встановлено закономірності кінетики витрачання токоферолу в деяких рослинних оліях, отриманих в різних технологічних процесах, під час їх зберігання.

Достовірність отриманих результатів і висновків забезпечена застосуванням сучасних методів досліджень, підтверджена математичною обробкою результатів експериментів.

Ключові слова: технологія олієжирових виробництв, олійне насіння, рослинні олії, олієжирова продукція, показники безпеки жирів, технохімічний контроль.

технологічний соняшниковий олія токоферол



1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Сучасні технології передбачають нові підходи до переробки жировмістивної сировини, з'являються удосконалені класичні та інноваційні технології олійно-жирового комплексу України, що сприяє виробництву широкого спектру повноцінних високоякісних жировмістивних продуктів харчування як підприємствами галузі, так і підприємствами суміжних галузей харчової промисловості.

Тому все більше уваги приділяється контролю, зокрема, рослинних олій, олієжирових і олієжировмістивних продуктів, на вміст органічних екотоксикантів (пестицидів, поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ)), консервантів та природних антиоксидантів.

Україна є експортером рослинних олій, олійних культур та олієжировмістивних продуктів і в умовах Світової Організації Торгівлі (СОТ) повинна забезпечувати контроль за показниками безпеки продукції, яку поставляє на світовий ринок. Ця умова може бути виконана лише за наявності створення системи контролю вмісту шкідливих речовин не тільки в сировині та готовій продукції, а й на всіх стадіях виробництва олій та олієжировмісних продуктів.

Слід зазначити, що на олієжирових підприємствах повсюди запроваджуються система управління якістю та безпекою, яка базується на принципах міжнародних стандартів аналізу небезпечних факторів та критичних точок управління («НАССРР»).

Враховуючи зазначене вище, удосконалення методів контролю показників безпеки в технології олієжирових виробництв, розроблення перспективних методик та методів визначення органічних екотоксикантів (пестицидів різних груп, ПАВ), консервантів та антиоксидантів в олійних культурах, оліях, жирах та олієжировмістивних продуктах, є актуальною науково-практичною задачею, яку вирішує дисертаційна робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано в Проблемній науково-дослідній лабораторії НУХТ (м. Київ). Дослідження здійснювались в рамках держбюджетної науково-дослідної роботи Міністерства освіти і науки України «Створення наукових основ нанотехнологій олієжирових продуктів і екстрактів функціонального призначення» (ДР № 0107U008626), в якій здобувач була відповідальним виконавцем окремих етапів.

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - наукове обґрунтування удосконалення методів контролю показників безпеки, природних антиоксидантів та консервантів в технології олієжирових виробництв.

Визначена мета обумовила вирішення наступних задач:

- систематизувати теоретичні та прикладні аспекти методів визначення показників безпеки органічних екотоксикантів (пестицидів різних груп, поліароматичних вуглеводнів), природних антиоксидантів та консервантів;

- виявити закономірності впливу технологічних параметрів пробопідготовки і хроматографічного розділення пестицидів різних груп: хлорорганічних, фосфорорганічних, сим-триазинів, синтетичних піретроїдів, похідних феноксикарбонових кислот (ФКК) та розробити методи і методики їх визначення, в тому числі за умови сумісної присутності в рослинних оліях;

- дослідити особливості пробопідготовки та хроматографічного розділення поліароматичних вуглеводнів та розробити методику визначення 3,4 бенз[а]пірену;

- виявити кінетичні закономірності зміни вмісту природних антиоксидантів (токоферолів) під час зберігання соняшникової олії за різних умов; удосконалити метод та методику визначення токоферолів;

- розробити науково-обгрунтований метод та методику визначення консервантів в олієжирових продуктах.

Об'єкт дослідження - технохімічний контроль сировини та готової продукції олієжирових виробництв.

Предмет дослідження - показники безпеки олієжирової сировини та готової продукції: пестициди різних груп, поліароматичні вуглеводні, (бенз[а]пірен); природні антиоксиданти (в-токоферол); синтетичні консерванти (бензойна, сорбінова кислоти та їх натрієві солі).

Методи дослідження. Органічні екотоксиканти визначали методом газорідинної хрома-тографії (ГРХ), імуноферментного аналізу (ІФА), газової хромато-мас-спектрометрії (ГРХ/МС), високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ), капілярного електрофорезу (КЕ), консерванти та природні антиоксиданти визначали методом ВЕРХ, КЕ. Для обробки експериментальних даних застосовували програмні пакети Galaxie, Agilent Technologies Chemstation, Microsoft Оffice Excel.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше виявлено залежності і вплив технологічних факторів (умов екстракції) на ступінь вилучення пестицидів із олієжировмісних продуктів (синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК). Встановлено раціональні технологічні умови виділення та режими розділення синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК при їх сумісній присутності в об'єктах рослинного походження (насіння олійних культур, олії, олієжировмістивні продукти) методом ІФА, КЕ. Обгрунтовано технологічні параметри екстракції в системі рідина-рідина та твердофазної екстракції при визначенні пестицидів різних груп ( хлорорганічних, фосфорорганічних, синтетичних піретроїдів, сим-триазинів) в насінні олійних культур, рослинних оліях, олієжировмістивних продуктах методами ГРХ, ГРХ/МС.

Виявлено закономірності визначення пестицидів різних груп (хлорорганічних, фосфорорганічних, синтетичних піретроїдів, сим-триазинів) за умови їх сумісній присутності з використанням кількох селективних детекторів, рухомих фаз різної полярності та альтернативних методів.

Знайдено, що межа кількісного визначення бенз[a]пірену методом газорідинної хроматографії з мас-селективним детектором (ГРХ/МС) становить 0,5мкг/кг, методом ВЕРХ з флуоресцентним детектором-0,07 мкг/кг. Шляхом моніторингу вмісту бенз[a]пірену при транспортуванні марга-ринової продукції зі складу олієжирового комбінату до пункту призначення встановлено, що міграція бенз[a]пірену у продукт відбувається на глибину 8-12 мм.

Виявлено вплив органічних розчинників на ступінь вилучення природних антиоксидантів (токоферолів) та розроблено методику їх визначення з використанням обернено фазової ВЕРХ. Одержані нові наукові дані щодо кінетики витрачання токоферолів при зберіганні соняшникової олії.

Розроблено науково-обгрунтовану методику визначення консервантів в олієжировмістивних продуктах, яка базується на сполученні нетрадиційної пробопідготовки та методів високоефективної рідинної хроматографії та капілярного електрофорезу.

Практичне значення одержаних результатів для олієжирової промисловості полягає у створенні комплексу сучасних методів та методик визначення показників безпеки початкової сировини та готової продукції, необхідних для відповідних схем технохімічного контролю:

- виявлено можливість адаптації екстрактів матриць із насіння олійних культур, рослинних олій та олієжировмісних продуктів до тест-систем, призначених для визначення синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК у водних системах, що надає можливість використання їх для скринінгу зазначених пестицидів при здійсненні техно-хімічного контролю вхідної сировини;

- розроблено методики визначення пестицидів різних груп (хлорорганічних, фосфор-органічних, синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК) в оліях, насінні олійних культур та олієжировмісних продуктах методами ГРХ, ІФА, ВЕРХ, КЕ, ГРХ/МС;

- розроблено методику визначення масової частки бенз[a]пірену в оліях методами ВЕРХ, ГРХ/МС;

- розроблено схему визначення пестицидів різних груп (хлорорганічних, фосфор-органічних, синтетичних піретроїдів, сим-триазинів, похідних ФКК) в олієжировій сировині, рослинних оліях та олієжировістивних продуктах в технології одержання та переробки олійних культур з урахуванням критичних точок за показниками безпеки;

- розроблено методику визначення масової частки синтетичних консервантів (бензойної, сорбінової кислот та їх солей) методами ВЕРХ, КЕ та встановлено залежність часу утримання бензойної та сорбінової кислот від значення рН буферного розчину елююючої суміші;

- впроваджено систему внутрішнього контролю точності вимірювань показників безпеки олій та олієжировмісних продуктів на основі внутрішньолабораторного зразку, сертіфікованого референсного матеріалу;

Практичне значення роботи підтверджено упровадженням у виробничій лабораторії ЗАТ «Запоріжського олієжирокомбінату» (м.Запоріжжя), а також розробкою нормативного документу- ДСТУ4689:2006 «Продукти харчові. Методи визначення масової частки бенз[a]пірену»

Результати досліджень використовуються в навчальному процесі на кафедрі технології м'яса, м'ясних та олієжирових продуктів Національного університету харчових технологій МОН України при підготовці студентів за спеціальностю 7.091705 «Технологія жирів та жирозамінників».

Особистий внесок здобувача. Основні положення дисертаційної роботи одержано здобувачем самостійно. Серед них: виконання теоретичної та експериментальної частини роботи, інтерпретація одержаними результатами і їх статистичної обробки та аналізу одержаних даних, формулювання висновків дисертації, розробка нормативної документації, впровадження отриманих результатів у виробництво та навчальний процес. Постановку мети і задач досліджень, обговорення і аналіз одержаних результатів виконано разом з науковим керівником.



2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі відзначено актуальність теми досліджень, показано звґязок роботи з науковими темами, програмами, сформульовано мету та задачі досліджень. Висвітлено наукову новизну і практичне значення дисертаційної роботи, особистий внесок здобувача.

У першому розділі представлено аналітичний огляд, в якому проаналізовано методи контролю показників безпеки в технології олієжировмісних продуктів. Наведено методики та методи визначення масової частки пестицидів різних груп, поліциклічних ароматичних вуглеводнів, синтетичних консервантів, природних антиоксидантів. Аналіз літературних джерел показав, що для ефективної роботи підприємств олійножирової галузі з огляду на вимоги СОТ особливо актуальні інноваційні технології рослинних олій і олійножирових продуктів та сучасні методи оцінки їхньої безпеки. Обґрунтовано необхідність розробки нових методик із використанням сучасних інструментальних методів, таких як ГРХ, ВЕРХ, ГРХ/МС, ІФА, КЕ та удосконалення їх технологічного процесу (температура, градієнт температури, нерухома рідка фаза, швидкість газових потоків, значення рН буферного розчину, елююючої суміші тощо). На основі аналізу літературних джерел сформульовано основні напрямки досліджень.

У другому розділі викладено відомості про обґєкти досліджень, наведено методи та описані експериментальні установки та методики, які були удосконалені та пристосовані здобувачем для визначення показників безпеки. Обґрунтовано комплекс показників, що досліджувались під час виконання дисертаційної роботи. Експериментальні дослідження проводились у Проблемній науково-дослідній лабораторії Національного університету харчових технологій та Науково-дослідному центрі випробувань продукції ДП «Укрметертестстандарт»(м.Київ). Обробка результатів експериментів здійснювалось методами математичної статистики із застосовуванням програмних пакетів Galaxie, Agilent Technologies Chemstation, Microsoft Оffice Excel.

У третьому розділі наведено класифікацію екотоксикантів, які є забруднювачами олійних культур, рослинних олій та олієжировмістивних продуктів.

Слід підкреслити, що проблема оцінки реального ризику в зв'язку із вживанням людиною продуктів харчування, виготовлених за технологіями з використанням пестицидів, не може бути вирішена без адекватних методів та методик, які повинні забезпечити виявлення та достовірне кількісне визначення залишків пестицидів у оліях, жирах та олієжировмістивних продуктах на рівнях гігієнічних нормативів і нижче. Тому для дослідження хлорорганічних пестицидів в олієжировій сировині, рослинних оліях, олієжировмістивних продуктах використано метод ГРХ із застосуванням двох хроматографічних колонок. Результати досліджень підтверджували кількісно і якісно на колонках з нерухомими фазами різної полярності. Для досліджень хлорорганічних пестицидів використовували газохроматографічну систему із двома детекторами по захопленню електронів із застосуванням колонок НР-5 (довжина 30 м, внутрішній діаметр 0,32 мм, товщина фази 0,25 мкм) і НР-50 + (для достовірності результату). Наявність індивідуальних інжекторів з електронним керуванням газами дозволило здійснювати регулювання швидкостей потоку газу-носія окремо для обох колонок. Розділення хлорорганічних пестицидів проводили з використанням газового хроматографу Agilent 6890 N. В якості калібрувального зразка використовували суміш хлорорганічних пестицидів, що містить 17 компонентів з концентрацією кожного компонента 25 мкг/см³, і концентрацією метоксихлору 100 мкг/см³.

Для визначення фосфорорганічних пестицидів та сим-триазинів використано газовий хроматограф фірми Varian CP 3800 з пульсуючим полуменево-фотометричним детектором (ППФД), колонку НР-5 (довжина 30 м, внутрішній діаметр 0,32 мм, товщина фази 0,25 мкм); для визначення сим-триазинів використовували термоіонний детектор (ТІД), колонку СР SIL 8 /MS(довжина 30 м, внутрішній діаметр 0,32 мм, товщина фази 0,25 мкм).

Розроблена уніфікована методика забезпечує повне екстрагування досліджуваних пестицидів при їх сумісній присутності в зразку. При цьому вона відрізняється від існуючих методик доступністю використаних реактивів, хімічного посуду й апаратури, універсальністю, тобто можливістю визначення в одній пробі до 50 пестицидів різних груп.

Встановлено, що для екстракції пестицидів краще вилучення їх здійснюється за допомогою ацетону і знаходиться в діапазоні 95-98%, а вилучення коекстрактивних речовин при цьому не перевищує 40% (рис. 1).

Рис. 1 - Вплив органічних розчинників на вилучення пестицидів

Для скринінгу вмісту пестицидів у олієжировій сировині та олієжировмістивних продуктах виникла потреба у застосуванні відносно недорогого скринінгового методу, а саме методу ІФА.

Проведено адаптацію екстрактів матриць насіння олійних культур, рослинних олій та олієжировмістивних продуктів до тест-систем, призначених для визначення синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК у водних системах. Розроблено методику кількісного та якісного визначення синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК при їх сумісній присутності в об'єктах рослинного походження (насіння олійних культур, олії, олієжировмістивні продукти) методом імуноферментного аналізу.

Визначення похідних ФКК, сим-триазинів та синтетичних піретроїдів проводили з використанням тест-систем виробництва компаній "Beacon Analytical Systems Inc." (США); Diffchamb S.A.(Франція) та EnviroLogix Inc. (США).

Результати досліджень свідчать про те, що середнє вилучення пестицидів методом ІФА становило 85%. Згідно вимог нормативної документації вилучення пестицидів повинно знаходитись у діапазоні 70-100%. Тому можна вважати метод ІФА придатним для проведення скринінгу олієжирової сировини на наявність пестицидів.

Для вирішення проблеми ідентифікації, кількісного визначення похідних ФКК застосовано метод капілярного електрофорезу.

Для вилучення похідних ФКК із зразків насіння олійних культур застосовували класичну екстракцію з гідролізованої проби органічним розчинником в кілька етапів та твердофазну екстракцію (ТФЕ) на картриджі із зворотньофазовим сорбентом С₁₈. За допомогою цього методу можна виявити похідні ФКК, які знаходяться в пробі як у вільному стані, так і у зв'язаному стані у вигляді кон'югатів з ендогенними речовинами рослинного походження.

Розділення похідних ФКК проводили при позитивній полярності в нейтральних і лужних середовищах, де вони існують у вигляді органічних іонів, на немодифікованому капілярі довжиною 72 см з внутрішнім діаметром 50 мкм. Оптимальними умовами для цього класу сполук виявився 10 мМ боратний буфер з рН=9,2 при робочій напрузі 25 кВ. Тривалість аналізу разом з підготовкою капіляру складає 30 хв., але можливо скоротити час аналізу до 20 хв. Пробу вводили гідродинамічним способом. Установивши тиск введення Р_в= 50 мбар, змінювали час введення в інтервалі часу від 5 до 15 с. Задовільному розділенню піків відповідає час 10 с., а при подальшому збільшенні часу введення проби спостерігається явище об'ємного перевантаження системи, уширення зон індувідуальних компонентів і пов'язані з цим труднощі розділення сусідніх піків.

Подальша оптимізація таких параметрів як величина робочої напруги, температури, умов введення проби, геометрична характеристика капіляру, дозволила в цілому вирішити задачу розділення компонентів досліджуваної суміші.

Розроблено схему визначення пестицидів щодо ідентифікації і визначення їх в олієжировій сировині, рослинних оліях та олієжировістивних продуктах в з урахуванням критичних точок за показниками безпеки.

Найважливішим джерелом розповсюдження поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ), у тому числі бенз[а]пірену, є атмосфера, що містить більше 90% від сумарних викидів всіх вуглеводнів.

Оскільки рослинні олії використовуються у виробництві харчових продуктів дуже широко, то для зниження в них вмісту бенз[a]пірену, насамперед необхідно знизити його вміст в оліях.

У зв?язку з цим необхідно улаштувати олієжирову галузь технічними засобами, удосконалити технохімічний контроль визначення ПАВ, удосконалити та модернізувати методи і розробити методики визначення бенз[a]пірену для надійної ідентифікації та кількісного визначення його. Це надасть можливість виконання прийнятої міжнародної норми, яка складає 2 мкг/кг, і дозволить знизити ризик токсичної та канцерогенної дії ПАВ на організм людини.

Дослідження бенз[а]пірену методом ВЕРХ проводилось на рідинному хроматографі НР 1100 з флуоресцентним детектором; підтвердження отриманих результатів здійснювалось методом ГРХ/МС на газовому хроматомас-спектрометрі НР 6890/5973 згідно розробленої методики, яка увійшла до ДСТУ4689:2006 «Продукти харчові. Методи визначення масової частки бенз[a]пірену». В таблиці 1 представлені результати міжлабораторних випробувань зразків соняшникової олії з низьким і високим вмістом бенз[a]пірену. Отримані дані свідчать про ефективність розробленого методу визначення бенз[a]пірену.

За допомогою розробленої методики проведено дослідження на вміст бенз[a]пірену рослинних олій та олієжировмістивних продуктів (табл.2). Дослідження показали, що всі досліджувані зразки містили бенз[a]пірен, кількість якого знаходилась в межах від 0,5 до 30,0 мкг/кг(табл.2).

Таблиця 1. Результати міжлабораторних випробувань зразків соняшникової олії та насіння соняшника

Найменування зразків	Вміст бенз[a]пірену, мкг/кг
	1	2	3
Олія соняшникова нерафінована (зразок №1)	4,5	4,0	4,2
Олія соняшникова рафінована	1,2	1,2	1,3
Насіння соняшника	2,3	2,5	2,7
Олія соняшникова (перший віджим)	11	9,1	10
Олія соняшникова (екстракційна)	14	13	15
Олія соняшникова нерафінована (зразок №2)	12	11	12,5

Таблиця 2. Вміст бенз[а]пірену (мкг/кг) в олієжировмісних продуктах

Найменування зразка	Вміст бенз[а]пірену, мкг/кг
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
Майонез	0,5	0,6	5,1	3,6	5,4
Маргарин	0,6	1,9	4,2	6,6	4,8
Спреди	0,8	3,4	1,2	2,0	0,6
Олія ріпакова харчова	0,8	1,4	13,2	8,0	24,0
Олія соняшникова	вміст бенз[а]пірену в межах від 0,9 до 30,0

Проведено моніторинг вмісту бенз[а]пірену в маргариновій продукції, відібраної від однієї партії зі складу Запорізького ОЖК до і після транспортування автомобілем на велику відстань до пункту призначення. При дослідженні маргаринової продукції (кондитерські жири, маргарини) на вміст бенз[а]пірену виявлено, що під час транспортування він збільшувався, міграція бенз[а]пірену проходить на глибину 8-12 мм (табл.3).



Таблиця 3. Вміст бенз[а]пірену (мкг/кг) в олієжировмістивних продуктах

Найменування зразка	Вміст бенз[а]пірену, мкг/кг
	до транспортування	після транспортування
	Зразок № 1	Зразок № 2	Зразок № 3	Зразок № 4
Маргарин	0,6	1,9	3,2	5,6
Жир кондитерський	0,5	0,7	1,0	1,3

На підставі приведених даних досліджень можна зробити висновок, що збільшення кількості бенз[а]пірену на поверхні досліджуваної продукції відбувається за рахунок вихлопних газів при перевезенні.

Моніторинг вмісту бенз[а]пірену в рослинних оліях, насінні олійних культур, олієжиро-вмісних продуктах, здійснюється при контролі за безпечністю харчових продуктів і на теперішній час продовжується.

Розроблена методика визначення масової частки бенз[а]пірену увійшла до ДСТУ 4689:2006 „Продукти харчові. Методи визначення масової частки бенз[а]пірену”.

Четвертий розділ присвячено дослідженню кількісного складу природних антиоксидантів та синтетичних консервантів (бензойної, сорбінової кислот та їх солей) у рослинних оліях, маргариновій продукції.

У процесі технологічної обробки рослинної олії вміст біологічно активних компонентів у ній знижується. Під час рафінації олії етап відбілювання спричинює незначний вплив на вміст токоферолів, проте в процесі дезодорації рівень їх різко знижується.

Відомо, що вітамін Е (суміш токоферолів) є природним антиоксидантом. Вміст його у нерафінованих рослинних оліях складає 94-950 мг/кг. Контроль вітаміну Е у оліях, жирах та олієжировмістимій продукції чиниться за методикою, що використовує метод тонкошарової хроматографії, який є напівкількісним методом. Тому представляє інтерес розробка нової сучасної методики, позбавленої цього недоліку.

Для досліджень використано рідинний хроматограф виробництва фірми Hewlett-Packard НР 1100 із флуоресцентним та діодно-матричним детекторами, обернено-фазова колонку Hypersil MOS: діаметр 2,1мм, довжина 200 мм. Умови хроматографування: мобільна фаза ацетонітрил : вода (70:80), швидкість потоку 0,4 мл на хвилину, температура термостату 40 С. Флуоресцентний детектор - довжина хвилі збудження 295 нм, поглинання 330 нм. Стандарти вітамінів - чисті речовини виробництва фірми Supelco (США).

На стадії пробопідготовки найважливішим є процес екстракції токоферолу. Органічні розчинники, які використовуються для екстрагування токоферолів, містять домішки, які не тільки заважають визначенню токоферолів, але і руйнують їх в процесі дослідження. Так, наприклад, гексан може містити ненасичені вуглеводні, діетиловий етер - велику кількість пероксидів, які сприяють руйнуванню токоферолів в процесі дослідження. Тому при роботі з діетиловим етером необхідно переконатись у відсутності пероксидів. Для екстракції токоферолів в процесі дослідження вибрані органічні розчинники: гексан Fluka (Германія), діетиловий етер Ridel-de Haёn (Швейцарія), діетиловий етер ТУ ОП (Україна), хлористий метилен Sigma (США), а також суміш гексану і діетилового етеру в співвідношенні 80:20.

Результати досліджень впливу органічних розчинників на ступінь вилучення токоферолів показали, що при використанні органічних розчинників для екстрагування токоферолів процент їх вилучення в процесі досліджень коливається в залежності від вибраного розчинника та ступеню його чистоти.

Це підтверджується також результатами досліджень сертифікованого зразка арахісової олії з атестованим вмістом токоферолів. Було проведено шість досліджень сертифікованого зразка. Дослідження проводили в різні дні та різними операторами. В результаті проведених досліджень було встановлено, що найбільшу ступінь вилучення токоферолів (98%) було досягнуто при використанні діетилового етеру, вільного від пероксидів (рис.2).

Рис. 2 - Вилучення токоферолів органічними розчинниками

Розроблену методику визначення токоферолів започатковано для контролю процесу зберігання соняшникової олії холодної рафінації, соняшникової вітамінізованої, соняшникової рафінованої дезодорованої, соняшникової нерафінованої та лляної олії «КТІОЛ» підвищеної біологічної цінності. Зразки зберігались за кімнатної температури у відкритих скляних стаканчиках протягом 4-х місяців при денному світлі і в темряві. На початку досліджень та у кінці кожного місяця визначали вміст токоферолів за описаною вище методикою.

На рис.3 наведено дані щодо зміни токоферолу упродовж терміну зберігання. Результати проведених досліджень свідчать, що під час зберігання соняшникової олії упродовж чотирьох місяців при освітленні та у темряві втрати вітаміну Е перевищували 70-80 % від початкової концентрації залежно від виду олії, технології видобування та переробки (рафінації). Під час зберігання олій при освітленні вміст токоферолів знижується значно інтенсивніше, в темряві процес руйнування вітаміну Е уповільнюється.

Вміст токоферолів у лляній олії підвищенної біологічної цінності «КТІОЛ» під час зберігання впродовж чотирьох місяців при освітленні та в темряві, на відміну від соняшникових олій, практично не змінювався.

Результати досліджень показали, що необхідно здійснювати контроль точності проведення аналізу з використанням сертифікованого зразку. Матеріали досліджень увійшли до методики визначення токоферолів на оберненій фазі.

Повсюдне використання консервантів на сучасному етапі виробництва олієжировмістивних продуктів вимагає розроблення швидких і надійних методів контролю за їх вмістом.

Слід зазначити, що на сьогоднішній день в Україні відсутня нормативна документація та офіційні методи на визначення консервантів в олієжирових продуктах. Тому стало доцільним дослідження впливу технологічних факторів на умови розділення консервантів та встановлення оптимальних технологічних умов щодо визначення консервантів в олієжирових продуктах.

Розроблено методику визначення масової частки бензойної кислоти Е-210, сорбінової кислоти Е- 200 та їх солей в олієжировмістивних продуктах методами ВЕРХ, КЕ та встановлено діапазони визначення масової концентрації (табл.4).

Таблиця 4. Діапазони визначення масової концентрації в олієжирових екстрактах методами ВЕРХ і КЕ, мг/дм³

Назва компонента, що визначався	Діапазон вимірювань масової концентрації в екстракті, мг/дм3 методом ВЕРХ	Діапазон вимірювань масової концентрації в екстракті, мг/дм3 методом КЕ
Бензойна кислота	2-20 20-200	10-50
Сорбінова кислота	2-20 20-200	10-50



Для визначення консервантів в досліджуваних зразках недостатньо здійснювати ідентифікацію компонентів лише за часом утримування, а необхідно використовувати ідентифікацію компонентів за УФ- спектрам. Консерванти мають іоногені властивості і реагують на зміни рН буферного розчину рухомої фази.

Експериментально встановлено залежність часу утримання бензойної та сорбінової кислот від значення рН буферного розчину елююючої суміші ( рис. 3).

Рис. 3 - Залежність розділення консервантів від рН буферного розчину

До складу деяких олієжирових продуктів входить модифікований крохмаль, який ускладнює підготовку зразка до визначення консервантів методом ВЕРХ. Тому для вирішення цієї проблеми використано метод капілярного електрофорезу (КЕ).

Встановлено, що для визначення консервантів в олієжировмістивних продуктах, до складу яких входить модифікований крохмаль, найбільш ефективно застосовувати метод КЕ, який відрізняється від ВЕРХ високим ступенем ефективного розділення, простим детектуванням в режимі реального часу, коротким часом досліджень та ефективністю відновлення капіляру.

На підставі виконаних досліджень розроблено практичні рекомендації щодо внесення показників безпеки у схеми технохімічного контролю сировини (олійного насіння) та готової продукції (рослинних олій, майонезу, маргарину).

Розраховано економічний ефект від розробки методик визначення пестицидів різних груп (хлорорганічних, фосфорорганічних, синтетичних піретроїдів, сим-триазинів та похідних ФКК), який становить 1160 грн. на один зразок, а при використанні удосконаленої методики визначення пестицидів різних груп при сумісній їх присутності в насінні олійних культур, рослинних оліях та олієжировмістивних продуктах-232грн. на один зразок. Соціальна ефективність від розробки при їх практичному використанні надасть можливість зменшити негативний вплив пестицидів на здоровЧя населення та вплив органічних екотоксикантів на обЧєкти навколишнього середовища.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено систематизацію теоретичних та прикладних аспектів методів визначення показників безпеки органічних екотоксикантів (пестицидів різних груп, поліароматичних вуглеводнів), природних антиоксидантів, консервантів та перспективне вирішення науково-практичної задачі удосконалення методів контролю показників безпеки в технології олієжирових виробництв.

1. Удосконалено параметри визначення раціональних умов одночасного двоколонкового аналізу хлорорганічних пестицидів (градієнтний режим термостату колонок зі зниженням температури в процесі аналізу та використання режиму постійного потоку газу-носія через колонки) з використанням двох інжекторів і двох електронно-захоплюючих детекторів.

2. Удосконалено умови виділення пестицидів різних груп за умови їх сумісної присутності. Отримані нові дані включено до уніфікованої методики визначення хлорорганічних, фосфорорганічних пестицидів, синтетичних піретроїдів, симтриазинів. Виявлено раціональні параметри роботи блоків ГРХ, ІФА, ВЕРХ, ГРХ/МС, КЕ.

3. Проведено адаптацію екстрактів матриць із насіння олійних культур, рослинних олій та олієжировмісних продуктів до тест-систем, призначених для визначення похідних феноксикарбонових кислот (ФКК), сим-триазинів та синтетичних піретроїдів у водних системах;

-експериментально встановлено, що метод імуноферментного аналізу (ІФА) найбільш придатний для скринінгу та кількісного визначення залишкових кількостей пестицидів;

- виявлено раціональні умови хроматографічного розділення та розроблена методика кількісного визначення похідних ФКК у насінні олійних культур методом капілярного зонального електрофорезу. Експериментально доведено оптимальні умови хроматографування, а саме рН буферного розчину 9,4 внутрішній діаметр капіляру 50 мкм та довжина капіляру 80 см.

4. Виявлено, що кількісне визначення бенз[а]пірену можливе за умови використання внутрішнього стандарту, а позитивні результати потребують підтвердження методом газової хроматомас-спектрометрії. На підставі отриманих даних розроблено методику визначення масової частки бенз[a]пірену в оліях методами ВЕРХ, ГРХ-МС, а також розроблено нормативну документацію, зокрема ДСТУ4689:2006 «Продукти харчові. Методи визначення масової частки бенз[a]пірену».

Показано необхідність проведення моніторингу вмісту бенз[а]пірену в рослинних оліях та олієжировмістивних продуктах для здійснення контролю безпеки цієї групи харчових продуктів. Експериментально встановлено що під час транспортування олієжирової продукції міграція бенз[а]пірену проходить на глибину 8-12 мм.

5. Визначено раціональні умови пробопідготовки (підбір екстрагенту) та розроблено методику кількісного визначення токоферолів методом ВЕРХ.

6. Розроблено методику визначення синтетичних консервантів в олієжировмістивних продуктах. Встановлено залежність часу утримання бензойної і сорбінової кислот від значення рН буферного розчину елююючої системи. Виявлено, що для визначення консервантів в олієжирових продуктах до складу яких входить модифікований крохмаль, найбільш ефективно застосовувати метод капілярного електрофорезу (КЕ).

7. Результати роботи впровадженно у виробничій лабораторії ЗАТ «Запоріжського олієжирокомбінату» у схемах технохімконтролю сировини та готової продукції і навчальному процесі на кафедрі технології м'яса, м'ясних та олієжирових продуктів Національного університету харчових технологій МОН України при підготовці студентів за спеціальністю 7.091705 «Технологія жирів та жирозамінників».



СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Левчук І.В. Інноваційні технології та безпечність олій / М. Осейко, І.Левчук, В.Кіщенко // Харчова і переробна промисловість. К.:НУХТ,2007.-Вип.11(339).-С. 17-20.

2. Левчук И.В. Определение токоферолов в маслах масложиросодержащих продуктах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии / В.А. Кищенко, И.В. Левчук, С.Г. Ефименко //Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур.Краснодар: ВНИИМК, 2007.-Вып. №2. (137).-С.35-38.

3. Левчук И.В. Влияние органических растворителей на определение содержания токоферолов в растительных маслах / В.А. Кищенко, И.В. Левчук, С.Г. Ефименко // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссйского научно-исследовательского института масличных культур.Краснодар: ВНИИМК, 2007.-Вып. №2 (138).-С.82-84.

4. Левчук І.В. Технологія процесу швидкого аналізу при визначенні хлорорганічних пестицидів методом ГРХ-ЕЗД з використанням двох колонок / І.В.Левчук, В.А.Кіщенко, П.Ф. Петик // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”.- Харків:НТУ «ХПІ», 2008.-№.3.-С.71.

5. Левчук І.В. Масла и маслосодержащие продукты. Определение бенз[а]пірена методами ВЭЖХ и ГЖХ-МС / Левчук И.В., Кищенко В.А. // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”.- Харків:НТУ «ХПІ», 2008.-№.43.-С.51.

6. Левчук І.В. Удосконалення технології процесу визначення пестицидів в зерні методом імуноферментного аналізу / Левчук І.В., Кіщенко В.А., Голубець О.В. // Харчова промисловість.-К.: НУХТ, 2008 .-№.7.-С.25.

7.Левчук І.В. Інноваційні технології та безпечність олієжирової продукції / М. Осейко, В.Кіщенко, І.Левчук// Харчова і переробна промисловість. К.:НУХТ, 2008.-Вип.3(343).-С. 22.

8. Левчук І.В. Вміст токоферолів у оліях під час зберігання та їх роль у забезпеченні якості й безпечності продукції / М. Осейко, В.Кіщенко, І.Левчук та ін. // Харчова й переробна промисловість. К.:НУХТ, 2009.-№.2-3 (354-355). - С.17.

9. Левчук І.В. Застосування капілярного електрофорезу для ідентифікації в насінні соняшнику гербіцидів класу хлорфеноксикарбонових кислот / І.В.Левчук, М.І. Осейко // Прогресивні техніка та технологія харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі. Збірник праць.- Харьків.: ХДУХТ, 2009.-Вип.1(9).-С.540-547.

10. Левчук І.В. Удосконалення технології олій і добавок: визначення токоферолів методом високоефективної рідинної хроматографії/М.І. Осейко, І.В.Левчук, В.А. Кіщенко// програма і матеріали 73-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів ["Наукові здобутки молоді -- вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті"], (Київ, 2007 р.) / М-во освіти та науки, Національний ун-т харчових техн. - К.: НУХТ, 2007.- С.21.

11. Левчук І.В. Масла и маслосодержащие продукты. Определение бенз[а]пірена методами ВЭЖХ и ГЖХ-МС. /[В.А.Кіщенко, І.В.Левчук, П.Ф.Петик та ін.]// 7-я Международная конференція [„Масложировая индустрия-2007”] , (Санкт-Петербург, 2007 г.) / С-Петербург: ВНИИЖМ , - С.56-57.

12. Левчук І.В. Удосконалення технології процесу визначення пестицидів в зерні та олієжировмісних продуктах методом імуноферментного аналізу/І.В.Левчук, В.А. Кіщенко О.В. Голубець// Міжнародна науково-технічна конференція ["Хімія та технологія жирів”], (Алушта, 2008 р.) / Алушта-Харків: НТУ «ХПІ»,2008. - С. 85

13.Левчук І.В. Дослідження маргаринової продукції на вміст бенз[а]пірену/І.В.Левчук, Т.В.Рубель, М.Осейко// тези доповідей 75-ї наукова конференції молодих учених, аспірантів і студентів ["Наукові здобутки молоді -- вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті"], (Київ, 2009 р.) / Національний ун-т харчових техн. - К.: НУХТ, 2009.- С.204

14. Левчук І.В. Инновационные технологии определения консервантов в масложировых продуктах /І.В.Левчук,В.А. Кіщенко,М. Осейко//Международная научно-техническая конференции ["Химия и технология жиров. Перспективы развития масложировой отрасли ”], (Алушта, 2009 р.) / Алушта-Харків: НТУ «ХПІ»,2009. - С. 76.

15. Левчук І.В. Перспективи удосконалення методів аналізу бенз[а]пірену в оліях та олієжирових прдуктів/І.В. Левчук, М. Осейко// 76-а наукова конференція молодих учених, аспірантів і студентів ["Наукові здобутки молоді -- вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті"], (Київ, 2010 р.) / Національний ун-т харчових техн. - К.: НУХТ, 2010.- С. 104.

Размещено на Allbest.ru

...