Статья: Выявление фальсификации меда путем определения содержания 5-гидроксиметилфурфурола

Полная исследовательская публикация _________ Наливайко П.А., Юрченко Р.А., Винарский В.А.,

Альшакова И.Д. и Гладырев В.В.

50 ______________ http://butlerov.com/ ______________ ©--Butlerov Communications. 2012. Vol.32. No.11. P.49-52.

Тематический раздел: Физико-химические исследования. Полная исследовательская публикация

Подраздел: Анализ состава пищевых продуктов. Регистрационный код публикации: 12-32-11-49

г. Казань. Республика Татарстан. Россия. _________ ©--Бутлеровские сообщения. 2012. Т.32. №11. _________ 49

УДК 543.544.123+543.272.7.

Белорусский государственный университет

Выявление фальсификации меда путем определения содержания 5-гидроксиметилфурфурола

Наливайко Петр Анатольевич

В настоящее время оценка качества натурального пчелиного мёда проводится в соот-ветствии с требованиями государственных стандартов, которые распространяются на мёд, заготовляемый и реализуемый в различных торговых предприятиях всех форм собственности. При этом оцениваются как органолептические, так и физико-химические показатели качества мёда.

Целью настоящего исследования являлась разработка методологии и методик качест-венного и количественного определения 5-гидроксиметилфурфурола (ГМФ) в меде с исполь-зованием приемов высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и хромато-масс-спектрального анализа (ГХ-МС), и сопоставление результатов, полученных этими методами, с результатами существующих классических методов обнаружения. Также методом ВЭЖХ был проведен анализ углеводного состава различных образцов меда.

Установление количественного содержания ГМФ является одним из важнейших пока-зателей натуральности меда, степени сохранности его природных качеств, позволяющее на-дежно контролировать технологию обработки меда, включающую нагревание, продолжитель-ность и условия хранения меда. Данный компонент всегда присутствует в искусственно ин-вертированном сахаре.

Согласно европейским стандартам содержание ГМФ в меде не должно превышать 40 мг/кг. В соответствии с отечественным стандартом концентрация ГМФ ограничена концент-рацией 25 мг/кг.

ГМФ образуется из углеводов, содержание которых в меде достигает 80%, либо при его длительном хранении, либо при перегревании. Присутствие ГМФ в пищевых продуктах неже-лательно, поскольку фурановые производные являются ядами, которые при нахождении в малых дозах угнетают нервную систему, а в случае их присутствия в больших дозах вызы-вают судороги, паралич.

Классическими методами обнаружения ГМФ в образцах меда являются следующие: качественная реакция Селиванова-Фиге, спектрофотометрическое определение по Уайту и колориметрическое определение по Винклеру [1].

Поскольку степень достоверности эксперимента во многом определяется характеристи-ками чистоты используемых стандартов, для получения стандарта ГМФ высокой степени чис-тоты, нами был выполнен его синтез из сахарозы, по методике приведенной в [2]. Контроль чистоты стандарта ГМФ осуществлялся с использованием приемов ГХ-МС.

Экспериментальная часть

1. Реагенты и оборудование.

Ш Жидкостный хроматограф Shimadzu VP-Series, комплектованный;

Ш УФ-детектор, оснащенный дейтериевой лампой для детектирования в области 190-370 нм с шагом 1 нм;

Ш колонка Hypersil BDS-C 18.3Ч125 мм, 3 мкм;

Ш стандарт ГМФ;

Ш микрофильтр мембранный целлюлозный 0.20 мкм;

Ш ацетонитрил и вода для ВЭЖХ.

2. Условия хроматографического анализа

Для выполнения анализа были установлены следующие оптимальные условия хроматографирования, при-веденные в табл. 1.

Табл. 1. Условия хроматографирования

3. Пробоподготовка и проведение анализа

Предварительно размягченный мед 1.000±0.001 г растворяют в 25 см3 дистиллированной воды и количественно переносят в мерную колбу объемом 50 см3, перемешивают до полного растворения. Далее добавляют по 10 мкл каждого из реактивов Карреза (1М растворы K4[Fe(CN)6] и Zn(CH3COOH)2), перемешивают и доводят дистил-лированной водой до метки. Затем раствор фильтруют через целлюлозный микрофильтр с диаметром пор 0.20 мкм.

ГМФ был синтезирован из сахарозы согласно источнику. Синтез ГМФ проводили в термо-статированной колбе конверсией 0.5 М водного раствора сахарозы в присутствии гидросульфата натрия (3.5 М) в качестве катализатора при 90 oС. Нагревание вели в течение 1 ч, после чего реак-ционную массу нейтрализовали до рН 7 гидрокарбонатом натрия, отфильтровывали от нерастворимых гуминов и трижды экстрагировали этилацетатом. Из полученного экстракта отгоняли растворитель и получали кристаллизующийся при охлаждении 5-ГМФ достаточной степени чистоты [3]. Также был проведен анализ с использованием купленного стандарта ГМФ, результаты которого были неотли-чимы от опыта с синтезированным стандартом, что косвенно свидетельствует о достаточной чистоте полученного образца ГМФ.

С помощью ГХ-МС для синтезированного вещества были получены масс-спектр и хрома-тограмма, которые подтверждают, что данное вещество может быть использовано в качестве стан-дарта. Имеющееся программное обеспечение позволило установить с 98 % вероятностью синтези-рованное вещество, что позволило не использовать дополнительно этот же стандарт для газохрома-тографических определений.

На следующем этапе исследования проводился качественный и количественный анализы образ-цов меда с помощью метода ВЭЖХ на содержание ГМФ. Анализ проводился в указанных выше оптимальных условиях, а содержание искомого вещества было установлено с использованием метода добавки (рисунок).

Продолжительность анализа - 20 минут. После анализа колонка промывается элюентом с боль-шим содержанием ацетонитрила в течение 15-20 минут. гидроксиметилфурфурол мед жидкостный хроматография

Результаты и их обсуждение

С помощью полученных результатов, нами была составлена метрологическая харак-теристика метода приведенная в табл. 2.

Табл. 2. Метрологическая характеристика метода

Помимо хроматографического анализа нами был выполнен анализ классическими методами. У описываемых методов имеются свои положительные особенности и свои недостатки.

Качественная реакция Селиванова-Фиге основана на реакции резорцина с эфирными вытяжками меда, в результате чего мы наблюдаем характерное окрашивание. К недостаткам данного метода относится то, что помимо 5-ГМФ в реакцию с резорцином могут вступать многие другие альдегиды, в том числе и редуцирующие сахара. В результате получаются завышенные результаты, а побочные оттенки зачастую затрудняют выявление цвета. К положительным особенностям можно отнести то, что этот метод не требует использования дорогостоящего оборудования.

Спектрофотометрический метод Уайта и колориметрический метод Винклера являются оптическими методами анализа. Подготовка пробы меда в данных случаях ведется таким же образом, что и в случае с анализа на ВЭЖХ. Несмотря на их относительную простоту, анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии дает лучшую экспрессность и воспроизводимость данных [4].

В результате выполнения исследования установлены оптимальные условия пробоподго-товки и проведения хроматографических определений, выполнен анализ большого числа раз-личных образцов меда. Установлена большая эффективность и экспрессность разработанных методик по сравнению с классическими. Метрологическая характеристика метода свиде-тельствует о том, что данная методика может быть использована для выявления фальсифи-катов меда.

Следует сказать о перспективах дальнейшей работы. Полученная методика является началом составления методологии по выявлению фальсификации медовой продукции по многим параметрам. Разработка простых и эффективных методик пробоподготовки пчело-водческой продукции, а также разработка хроматографических методов определения качества меда с целью увеличения эффективности установления подлинности данного продукта, и последующее внедрение данных методик в экспертные органы будет способствовать повы-шению качества распространяемой продукции.

Выводы

1. Проиллюстрирована возможность выявления фальсификатов меда хроматографи-ческими и хромато-масс-спектральными методами. На основании полученных результатов, была составлена метрологическая характеристика метода

2. Приведена сравнительная характеристика методов определения 5-гидроксиметил-фурфурола в меде, которая подтверждает наибольшую эффективность использования хрома-тографических методов при определении фальсификации продукции.

Литература

[1] Заикина В.И. Экспертиза меда и способы обнаружения его фальсификации. М.: Дашков и К. 2006. 142с.

[2] Наливайко П.А., Юрченко Р.А., Винарский В.А., Альшакова И.Д., Поляков Ю.С., Рыбак Е.А. Определение 5-гидроксиметилфурфурола в образцах меда хроматографическими методами. Аналитика РБ-2012: Тез. докл. Междунар. конф. Минск. 2012. С.10.

[3] Тарабанько В.Е. Низкотемпературный синтез 5-гидроксиметилфурфурола. Химия растительного сырья. 2011. №1. С.87-92.

[4] D.A. Wunderlin, S.S. Pesce, M.V. Ame, P.F. Faye. Decomposition of Hydroxymethylfurfural in Solution and Protective Effect of Fructose. J. Agric. Food Chem. 1998. Vol.46. P.1855-1863.

Аннотация

В данной статье была предложена методика выявления фальсификации меда путем определения содержания 5-гидроксиметилфурфурола (5-ГМФ). Методика включает в себя синтез стандарта 5-ГМФ, пробоподготовку проб меда, а также последующий хроматографический анализ методом высоко-эффективной жидкостной хроматографии в соответствии с предложенными условиями хроматогра-фирования. Качество стандарта было подтверждено методом газовой хроматографии-масс-спектро-метрии. Также приведена сравнительная характеристика классических методов определения 5-ГМФ в меде, которая подтверждает большую эффективность использования ВЭЖХ в качестве основного метода для выявления фальсификации меда. На основании полученных данных была составлена метрологическая характеристика данного метода.

Ключевые слова: мед, 5-гидроксиметилфурфурол, высокоэффективная жидкостная хроматография, газовая хроматография-масс-спектрометрия.