CC BY
297
АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
ТЕМА НОМЕРА]
Хроматографические методы
для контроля качества и безопасности пищевых продуктов
Я.И.Яшин, А.Я.Яшин
ОАО «НПО «Химавтоматика»
Анализ пищевых продуктов в настоящее время - наиболее актуальная аналитическая задача. Она важнее проблемы загрязнений окружающей среды, так как, по данным немецких специалистов, более 70 % вредных загрязнителей в организм человека попадают через пищу, 20 % с водой и 10 % с вдыхаемым воздухом [1]. Несомненно, техногенные загрязнения окружающей среды через почву, воду и воздух непосредственно попадают в пищевые продукты. Однако пищевые продукты загрязняются природными вредными веществами, появляющимися при неправильном хранении, при нарушениях технологий пищевых обработок. В продукты вводятся многочисленные пищевые добавки, пища загрязняется через упаковку и т. д. В связи с этим в последние годы, к сожалению, безопасность человека, особенно в нашей стране, в наибольшей степени определяется чистотой и доброкачественностью пищевых продуктов, алкогольных и безалкогольных напитков, так как многие вредные загрязнители обладают канцерогенными, мутагенными, тератогенными и имму-ноугнетающими действиями. Кроме прямых отравлений недоброкачественными продуктами и напитками, иногда с летальным исходом (более 40 тыс. человек в год), загрязненные пищевые продукты ухудшают иммунитет, приводят к изменениям наследственности и непосредственно становятся причиной болезней. Во многих случаях аллергические, онкологические, сердечно-сосудистые и другие
Жидкостный хроматограф «ЦветЯуза» с амперометрическим, УФ- и кондуктометрическим детекторами
опасные заболевания являются результатом нарушения биохимических реакций в организме, вызванных главным образом некачественной пищей [2-4].
Очень большое распространение получила фальсификация пищевых продуктов.
В последние годы во всем мире широко используются продукты длительного хранения при температуре окружающей среды в связи с распространением мелкорозничной торговли без холодильного оборудования, транспортировки на большие расстояния при интеграции продуктов питания между странами.
Хроматографические методы широко применяются для контроля пищевых продуктов. Можно выделить следующие основные цели хроматографи-ческих анализов:
• установление пищевой ценности продуктов, в частности, определение белков (состава аминокислот), жиров, сахаров, витаминов, микроэлементов;
• определение доброкачественности, свежести пищевых продуктов, стадии порчи продуктов;
• установление фальсификации пищевых продуктов, контроль техногенных загрязнителей (пестицидов, ПАУ, диоксинов, полихлорбифенилов и др.);
• контроль природных загрязнителей (биогенных аминов, микотокси-нов: афлатоксинов, охратоксинов, зеа-раленона, фуманизинов, патулина и других);
• определение пищевых искусственных добавок (антиоксидантов, синтетических красителей, подслащивающих соединений, ароматизаторов, го-речей и др.);
• контроль ароматов пищевых продуктов;
• определение трансгенных продуктов;
• контроль загрязнений от пищевых упаковок;
• контроль специальной обработки пищевых продуктов, в частности, радиацией или нагреванием;
• анализ ветеринарных препаратов (антибиотиков, сульфамидных препаратов, гормонов, анаболических стероидов, цитостатина).
По хроматографическим методам анализа пищевых продуктов опубликованы десятки книг и сборников, сот-
ни обзоров. Опубликованы как книги общего характера [5-9], так и специальные по анализам витаминов [10], сахаров [11], микотоксинов [12], липи-дов [13] и др.
Для анализа пищевых продуктов применяются: высокоэффективная жидкостная (ВЭЖХ), ионная, газовая (ГХ), сверхкритическая, тонкослойная хроматография, капиллярный электрофорез и сочетание газовой и жидкостной хроматографии с масс-спектро-метрией (МС).
Хроматографическими методами в настоящее время анализируется большинство основных пищевых продуктов: мясо и мясные изделия, рыба и морепродукты, растительные и животные масла, молочные продукты, сыр, зерновые культуры, хлеб, яйца, овощи, фрукты, ягоды, джемы, соки, напитки, сахара, мед, орехи, вино, спир-товодочные изделия, пиво, чай, кофе, какао, приправы, специи и многие другие.
Сегодня хроматография - наиболее универсальный метод анализа пищевых продуктов и напитков. Хроматог-рафические методы позволяют определять летучие и нелетучие компоненты пищи, основные ингредиенты и примеси. Благодаря универсальности, чувствительности, экспрессности, доступности аппаратуры хроматографи-ческие методы применяют для анализа исходного пищевого сырья, на всех стадиях технологического процесса, для контроля качества на выходе продукции. Большие возможности анализа пищевых продуктов имеют жидкостные хроматографы «ЦветЯуза» с амперометрическим, УФ- и кондуктометрическим детекторами (см. рисунок).
Для амперометрического детектора можно создать режим селективного определения сахаров в сложных смесях пищевых продуктов, в частности, в растворимом кофе, фруктовых напитках и соках, цитрусовых соках, диетических сладостях и пище, меде, молоке, в сладком картофеле и других продуктах.
С помощью прибора «ЦветЯуза» определяют селективно и с низким пределом детектирования природные поли-фенольные соединения на уровне 10-9 -10-12 г в пиве, винах, бренди, хересе, зеленом и черном чае, в ягодах винограда, кофе. В последние годы показано, что природные фенольные соединения обладают антисклеротическим и антиканцерогенным действием. Кофеин, теофилин, теобромин определяют в чае, кофе, какао, напитках также с помощью хроматографии. Биогенные амины образуются вследствие микробиологической порчи рыбы, сыров и других продуктов, и они токсичны. Данные о составе биогенных аминов (гистамина, тирамина, путресцина, кадаверина, спермина и спермидина) служат одним
ANALYTICAL METHODS OF CONTROL
из критериев качества пищевых продуктов. Описаны определения биогенных аминов в рыбе и рыбных продуктах, масле и сырах, винах, мясных продуктах, овощах.
Ионный хроматограф «ЦветЯуза» может оснащаться как кондуктометри-ческим, так и амперометрическим детекторами. С амперометрическим детектором можно определять с высокой чувствительностью иодид в молоке и детском питании, в поваренной соли, нитраты - в мясных продуктах и колбасе, сульфиты - в соках, винах и других продуктах. С кондуктометрическим детектором можно определять анионы в напитках, соках, водке, отдельно -нитраты в пиве, овощах, красной свекле, рыбе, фосфат - в напитках «Кола». Органические кислоты хорошо определяются в чае, растворимом кофе, вине. Описаны методики одновременного определения анионов органических и неорганических кислот.
В современных условиях упаковочные материалы становятся в большинстве случаев обязательным элементом в производстве пищи. Упаковка необходима для защиты пищевых продуктов от микроорганизмов, химических и биологических изменений в процессе хранения. Упаковка продлевает сохранность пищевых продуктов. В качестве упаковочных материалов в настоящее время применяются более 30 пластиков.
Загрязнения от упаковки появляются при их контакте с пищей за счет выделения мономеров и олигомеров, таких как хлорвинил, изоцианат, стирол, капролактам, полиэтилентерефталат и др.; технологических добавок в полимерных упаковках: пластификаторов, термических стабилизаторов, антиок-сидантов и др.; продуктов разложения, термодеструкции полимеров и других факторов, влияющих на миграцию вышеуказанных соединений в пищевые продукты - это диффузия в полимерах, растворение при контактах полимер - пища; хлорвинил, фталаты (пластификаторы) - канцерогенные соединения, изоцианат - сильное токсичное соединение.
Загрязнения в пище от упаковки определяются ГХ-МС, ВЭЖХ, ГХ с устройством равновесного пара.
Полимерные упаковочные материалы влияют на аромат пищевых продуктов.
Загрязнение пищевых продуктов ви-нилхлоридом выявляется в полихлорвиниловых бутылках, стиролом - в продуктах из полистирольных контейнеров, ароматическими углеводородами - из джутовых мешков. Напитки в пластиковых бутылках загрязняются вследствие фотоокисления, особенно при длительном хранении на солнце.
В странах ЕС имеются директивные требования к упаковочным материалам для пищевых продуктов.
Отдельная область применения ГХ -анализ состава аромата пищевых продуктов. Обнаружены тысячи летучих компонентов, из которых несколько десятков являются основными, определяющими характер запаха, остальные могут придавать запаху и вкусу продукта его индивидуальность.
В последние годы возникло новое направление - энантиоселективный анализ компонентов пищи. По соотношению оптических изомеров определенных аминокислот, оксикислот и некоторых иных соединений можно однозначно определить, является ли данный продукт натуральным или он содержит синтетические имитаторы и добавки. Энантиомерный анализ показал, что микроволновая обработка пищевых продуктов, в отличие от жесткой термической, не приводит к рацемизации аминокислот. Однако все молочные продукты, подвергнутые процессам сбраживания, содержат немало (нетоксичных) Р-аланина и Р-аспара-гиновой кислоты - продуктов жизнедеятельности молочнокислых бактерий.
В природных жирах преобладают цисизомеры жирных кислот. Недавно обнаружено, что трансизомеры повышают содержание липопротеинов низкой плотности и уменьшают концентрацию липопротеинов высокой плотности в крови, что может способствовать развитию атеросклероза. Разработанная методика газохрома-тографического разделения и анализа всех изомеров жирных кислот заставила производителей в несколько раз уменьшить содержание трансизомеров ненасыщенных кислот в маргарине.
С помощью ГХ было выявлено, что в некоторых сырах содержится много нежелательных физиологически активных биогенных аминов, и эти сорта были запрещены. Вследствие использования в Японии в пищевых продуктах 1_-триптофана, полученного с помощью генной инженерии и биотехнологии, тысячи людей получили неизвестное ранее заболевание и десятки умерли. С помощью хроматографии выявлено, что эти трагические последствия вызваны наличием токсичных загрязнений в триптофане (было обнаружено 60 примесей).
Очень много публикаций имеется по газово-хроматографическому анализу вин, коньяков и другой спиртсодержа-щей продукции. В 1997 г. в России вышел ГОСТ по определению микропримесей в водке и пище-
вом этиловом спирте с помощью метода газовой хроматографии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Эйхлер В. Яды в нашей пище. -М.: Мир, 1993.
2. Фильчакова Н.Н., Фильчакова С.А. и Тамбовцев Ю.Н. // Экологические системы и приборы. 2001. № 8. С. 37.
3. Иванкин А.Н., Неклюдов А.Д., Бердутина А.В. // Экологические системы и приборы. 2001. № 8. С. 37.
4. Жукова Г.Ф., Торская М.С., Родин В.И., Хотимченко С.А. N-нитрозоами-ны и нитриты в мясе и мясопродуктах // Вопросы питания. 1999. Т. 68. № 4.
5. Heftmann E, Deyl Z. (Sd). Applications of Chromatography and Electrophoresis in Food Science // J.Chrom. spec. 1992. v. 624.
6. Matter L. Food and Environmental Analysis by Capillary Gas Chromatography, Huthig. - Heidelberg, 1997.
7. Shibamoto T. Chromatographic Analysis of Environmental and Food Toxicants. Marcel Dekker. - New York.
1998.
8. Sorensen H, Sorensen S. and Bijergegaard C. Chromatography and Capillary Electrophoresis in Food Analysis, Royal Soc. Chem. - Cambridge,
1999.
9. Food Analysis by HPLC. Ed L.M.L. Nollet Marcel Dekker. - New York, 1992.
10. De Leenheer A.P., Lambert W.E, Nelis Marcel Dekker H.J. Modern Chromatographic Analysis of Vitamins Ed. 1992.
11. Shaw RE. CRC Handbook of Sugar Separations in Foods by HLPC CRC Press. - London, 1988.
12. Betina Y. (Editor) Chromatographia of Mycotoxins: Techniques and Applications. - Amsterdam, 1993.
13. Roach J.A.C.e.a. GC-MS lipids In: Hamilton RJ. and Cast J. (Editor) Spectral Prop. Lipids // Sheffield Academic Press. 1999. РР. 191-234.
НПО «Химавтоматика» производит:
— серию жидкостных и ионных хроматографов «Цвет Яуза» для контроля качества и безопасности пищевых продуктов, в частности, техногенных и природных загрязнителей, пищевых добавок, ветеринарных препаратов и других соединений;
— новый экспрессный прибор для определения природных антиоксидантов в пищевых продуктах и напитках: растительных маслах, меде, фруктах, овощах, ягодах, чае, кофе, вине, пиве, коньяках, бальзамах и др.
129226, Россия, Москва, ул.Сельскохозяйственная,12а, тел./факс: (095) 181-6322, 181-1402; e-mail: [email protected]
