close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Гольцова Елена Владимировна. Определение содержания аспартама в пищевых продуктах методом ВЭЖХ

код для вставки
Содержание
Введение
3
Глава 1. Перспективы использования аспартама в пищевых продуктах
5
1.1. Характеристика, история создания и применение аспартама
7
1.2. Пищевые продукты с использованием аспартама
8
1.3. Сравнительная характеристика аспартама с другими сахарозаменителями 17
1.4. Применение методов ВЖЭХ
Глава 2. Определение аспартама в газированных напитках методом ВЖЭХ
30
41
2.1. Реактивы и оборудование
41
2.2. Методика проведения эксперимента
42
2.3. Математическая обработка результатов измерений
52
Заключение
55
Список использованных источников
56
2
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.
Актуальность и практическая значимость выбранной темы выпускной
квалификационной
работы
подтверждается
тем,
что
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».
Тема выпускной квалификационной работы является актуальной, так как
аспартам является вторым по популярности подсластителем и входит в состав
огромного количества продуктов и напитков, в том числе: безалкогольных
напитков,
горячего
шоколада,
жевательных
резинок,
конфет,
йогуртов,
заменителей сахара, витаминов, таблеток против кашля.
Объектом исследования является определение аспартама в пищевых
продуктах.
Предметом исследования являются газированные напитки с использованием
аспартама.
Целью выпускной квалификационной
аспартама в пищевых продуктах методом ВЭЖХ.
работы
является
определение
3
В соответствии с установленной целью нужно решить следующие задачи:
- изучить характеристику и применение аспартама;
- обосновать использование аспартама в пищевых продуктах;
- провести сравнительную характеристику с другими сахарозаменителями;
- ознакомиться с методиками определения;
- определить наличие аспартама в газированных напитках.
Теоретическим
обоснованием
и
методической
базой
в
выпускной
квалификационной работе выступили ГОСТ 30059-93 «Напитки безалкогольные.
Методы определения аспартама, сахарина, кофеина и бензоата натрия», СанПиН
2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности
пищевых продуктов, патенты, статьи, монографии и учебные пособия.
В выпускной квалификационной работе, установленные задачи решали с
помощью использования системного анализа и подхода. При сборе информации
применяли такие методы, как изучение и анализ документов, сравнение и
аналитика.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав,
состоящих из семи вопросов, заключения, списка использованных источников и
литературы. Работа изложена на 60 страницах машинописного текста, в работе
представлено 19 рисунков и 7 таблиц. Библиографический список включает 49
литературных источников.
В первой главе рассмотрены перспективы использования аспартама в
пищевых продуктах. Также дана характеристика, история создания и применение
аспартама. Проведена сравнительная характеристика аспартама с другими
сахарозаменителями.
Вторая глава работы посвящена определению аспартама в газированных
напитка методом ВЖЭХ.
4
Глава 1. Перспективы использования аспартама в пищевых продуктах
В
последнее
сахарозаменителей
время
из
технология
растительного
производства
сырья
и
подверглись
ассортимент
значительным
изменениям, которые были вызваны объективными и субъективными факторами.
Во-первых, произошел «качественный скачок» в материальной, технической и
технологической сферах производства как основного и вспомогательного сырья,
так
и
самих
подсластителей.
Во-вторых,
качественно
изменились
потребительские предпочтения населения, на формирование которых оказывают
влияние такие факторы как: расширение ассортимента сахарозаменителей;
«мода»
на
определенные
продукты,
реклама
и
ряд
мероприятий
по
стимулированию продаж сахарозаменителей [1].
Главным общественным вопросом на данном этапе является реализация
политики здорового питания. Это говорит о том, что «основной вклад в
формирование негативной динамики здоровья населения вносят алиментарнозависимые заболевания. К ним относятся вся группа сердечно-сосудистых
заболеваний, остеопороз, сахарный диабет второго типа, ожирение, некоторые
онкологические заболевания. Признание роли диет в профилактике и лечении
болезней возрастает. Ожидается, что в ближайшем будущем при формировании
диет будет учитываться взаимосвязь между химическим составом пищи и
генетическим профилем индивидуума» [2].
«Такая тенденция в науке о питании определяет и новые подходы к
созданию
специализированных
продуктов
питания.
В
последние
годы
наблюдается устойчивая тенденция увеличения числа лиц с пониженной
резистентностью, что делает актуальным поиск новых веществ и продуктов,
обладающих иммунокоррегирующей активностью. Одними из таких веществ
являются сахарозаменители» [3, 4].
1.1. Характеристика, история создания и применение аспартама
Аспартам
(сластилин)
является
искусственным
подсластителем,
5
заменителем сахара (пищевая добавка E951). «Метиловый эфир дипептида,
состоящего из стандартных аминокислот: аспарагиновой и фенилаланина» [33].
Химическая формула C14H18N2O5.
Рисунок 1.1 – Химическая формула аспартама
* Источник: Составлено автором на основе [45]
Аспартам (метиловый эфир L - α- аспартил - L - фенилаланина),
молекулярная масса - 294,31; бесцветные кристаллы, температура плавления 246-247 °С, хорошо растворим в воде. Получают по схеме:
Рисунок 1.2 – Схема получение аспартама
* Источник: Составлено автором на основе [43]
6
Аспартам, известный также под названиями Сладекс, Нутрасвит, Аспамикс
– это синтетический подсластитель, не являющийся сахаридным. Используется в
качестве пищевой добавки и как заменитель сахара.
Вещество Аспартам выглядит как кристаллы белого цвета, без запаха, почти
в 200 раз слаще натурального сахара. Аспартам является метиловым эфиром
дипептида, состоит из фенилаланина и аспарагиновой аминокислоты. При
нагревании до 80 °С теряет сладость, поэтому подходит только для пищевых
продуктов,
не
подвергаемых
термической
обработке
(calorizator).
Имея
минимальную калорийность (0-4 ккал на 100 грамм продукта), Аспартам обычно
не учитывают при подсчёте калорий. Для создания сладкого вкуса необходимо
небольшое количество аспартама, поэтому его вклад в калорийность пищи не
принимается в расчёт. Сладость пищевой добавки ощущается не сразу, но
послевкусие остаётся намного дольше, чем после употребления сахара.
Рисунок 1.3 – Характеристики аспартама
* Источник: Составлено автором на основе [43]
«Аспартам был открыт в 1965 г. Джеймсом М. Шлаттером, химиком,
7
работавшим на компанию Сёрл (G.D. Searle & Company). Шлаттер синтезировал
аспартам в ходе исследований для производства лекарств от язвы. Он обнаружил
сладкий вкус аспартама случайно, облизнув палец, на который попал аспартам.
Первыми стали применять аспартам США и Великобритания - с 1981 года.
Выпускаемый под различными торговыми марками (например, Equal, Spoonful),
аспартам объявлен альтернативой сахару, позволяющей не набирать вес и не
являющейся
канцерогеном,
как
используемый
ранее
искусственный
подсластитель – сахарин» [37].
Аспартам выпускается под различными торговыми марками как отдельно,
так и в составе смесей сахарозаменителей.
Аспартам применяется при производстве следующих продуктов:
- безалкогольные прохладительные напитки;
- жевательная резинка;
- йогурты;
- конфеты;
- заменители сахара;
- некоторые витамины и пастилки от кашля.
Аспартам часто продаётся в таблетированном виде под названиями
Сластилин, Свитли, Шугафри, такой вариант используется как альтернатива
сахару. По сладости 1 таблетка Аспартама равняется 3 граммам сахара.
Используется при ожирении и других заболеваниях, требующих ограничения или
исключения употребления сахара.
1.2 Пищевые продукты с использованием аспартама
Кемеровским технологическим институтом пищевой промышленности был
изобретен безалкогольный напиток, который содержит при соответствующем
соотношении
следующие
ингредиенты:
экстракт
смеси
трав
бадана,
тысячелистника и горца птичьего, аспартам, лимонную и аскорбиновую кислоты,
йодид калия, колер, углекислоту и питьевую воду. Изобретение позволяет
8
получить напиток лечебно-профилактического действия (профилактика йодной
недостаточности, коррекция обмена веществ у лиц, страдающих сахарным
диабетом) [3].
Обществом с ограниченной ответственностью «Аква Вита» был получен
безалкогольный напиток включающий воду с минерализацией около 0,1 - 1,5
г/дм3, содержащую анионы гидрокарбоната в количестве 35-1000 мг/д3, катионы
натрия и калия в количестве 0,9-400 мг/дм3 и/или катионы кальция в количестве
9,4-250 мг/дм3, и/или катионы магния в количестве 3,2-100 мг/дм3', а также
включает диоксид углерода и ароматизатор в количестве 0,19-2,5 кг/100 дал
напитка. Также вода дополнительно включает анионы по меньшей мере одного
кислотного остатка, выбранные из группы, включающей анионы хлорида в
количестве около 2 - 200 мг/дм3, анионы сульфата в количестве около 5,6 - 300
мг/дм3, анионы фторида в количестве не более 1,2 мг/дм3. Данный напиток
позволяет расширить ассортимент безалкогольных напитков, обладающих
нейтральным вкусом в сочетании с легким освежающим ароматом. Напиток
может быть рекомендован любому потребителю без ограничений. В качестве
ароматизатора
он
содержит
натуральное
ароматическое
вещество
и/или
ароматическое вещество, идентичное натуральному - ароматизаторы: «Лимон»,
«Апельсин», «Мята», «Грейпфрут», «Яблоко» и «Вишня». Кроме того, напиток
содержит 50-150 кг сахарозы на 100 дал напитка или подслащивающий
компонент, выбранный из группы, включающей фруктозу, стевиозид, аспартам и
их аналоги [4].
Курская
биофабрика
-
фирма
«БИОК»
и
Всероссийский
научно-
исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой
промышленности предложили способ получения концентрированной основы для
диетического напитка ферментативный гидролиз смеси растительного сырья
осуществляют
экстрагентом,
содержащим
искусственный
подсластитель,
предпочтительно аспартам, в количестве 0,038-0,040 % от массовой концентрации
экстрактивных веществ, вносимых со смесью растительного сырья. Данный
способ позволяет повысить органолептические свойства готового напитка,
9
обеспечить
постоянство
его
состава
при
хранении.
Напитки
обладают
выраженными освежающими свойствами, легко утолят жажду и могут быть
рекомендованы
для
контингента
потребителей,
которым
рекомендуется
регламентируемое потребление жидкости [5].
Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное
объединение «Вторая жизнь» получили сухую смесь, сироп для приготовления
напитка и безалкогольный напиток. Сущность изобретения «заключается в том,
что получен новый безалкогольный напиток, в состав которого входит сахар
и/или аспартам, ароматизатор, краситель, а также набор витаминов: С, РР, В1, В2,
В3, В6, фолиевая кислота при соответствующем соотношении ингредиентов.
Полуфабрикатами для приготовления напитка являются сухая смесь компонентов
и сироп. Данное изобретение позволяет получить безалкогольный напиток, сухую
смесь и сироп, обогащенные комплексом витаминов, при приготовлении которых
не использовано растительное сырье. Кроме того, при использовании сухой смеси
и сиропа для приготовления безалкогольного напитка последний получают с
высокими органолептическими показателями и достаточно большим сроком
хранения» [6].
В лице Чистякова Михаила Александровича был получен безалкогольный
напиток, содержащий 0,1-90 кг вкусоароматической основы, 1,24-6,19 мг
йодированного казеина «Йодказеин», 95,0-125,0 кг вещества со сладким вкусом (в
пересчете на сахар), 0,15-3,00 кг регулятора кислотности, 0,04-0,20 кг колера, 2,05,0 кг диоксида углерода, 0,10-0,17 кг бензоата натрия и остальное вода до 1000
дм3 готового напитка. В качестве вкусоароматической основы использован
компонент «Гренадин 6311» фирмы «DOEHLER» (Германия), или ароматизатор
«Тархун 280» фирмы «DOEHLER» (Германия), или лимон 7013 фирмы
«DOEHLER» (Германия) и т. д. Данный безалкогольный напиток является
профилактическим
и
позволяет
расширить
ассортимент
газированных
безалкогольных напитков, обеспечивающих устойчивость организма человека к
неблагоприятным экологическим условиям, а также повышает стойкость напитка
и длительность хранения с сохранением свежести вкуса и аромата [7].
10
Департамент пищевой и перерабатывающей промышленности мэрии С.Петербурга
в
лице
Чистяковой
Л.В.
и
Кузьминой
О.И.
изобрели
слабоалкогольный напиток, который содержит спирт этиловый ректификованный,
подсластитель (аспартам), лимонную кислоту, диоксид углерода, воду и
ингредиент, придающий напитку джиновый вкус и аромат. В качестве
ингредиента, придающего джиновый вкус и аромат, используют вкусоароматическую добавку «Джин-Тоник» или смесь вкусо-ароматических добавок
«Джинжер», «Коньяк с дымком» и «Тоника» при определенном соотношении
ингредиентов [8].
Безалкогольный напиток «Буратино» разработанный Писнячевским Т.А. и
Прониным И.А., предусматривает содержание на 1000 л готового продукта 0,70 кг
вкусо-ароматической основы, в качестве которой использован ароматизатор
«Буратино», 0,10 - 95,14 кг подслащивающего вещества, 1,87 кг лимонной
кислоты, 3,22 кг двуокиси углерода и остальное - вода. В качестве
подслащивающего вещества напиток содержит синтетический и/или натуральный
подсластитель. Кроме того, данный напиток дополнительно содержит 0,405 кг
подсластителя Аспартам на 100 л готового напитка. Данный напиток является
высокостойким и обладает тонким ароматом апельсина с оттенком свежести
ландыша [9].
Безалкогольный напиток «Саяны» разработанный Писнячевским Т.А. и
Прониным И.А., предусматривает содержание на 1000 л готового продукта 1,0 кг
вкусо-ароматической основы, в качестве которой взят ароматизатор «Саяны», 0,10
- 98,15 кг подслащивающего вещества, 3,30 кг лимонной кислоты, 4,15 кг
двуокиси углерода, 0,11 кг цитрата натрия и остальное воду. В качестве
подслащивающего вещества напиток содержит синтетический и/или натуральный
подсластитель. Кроме того, данный напиток дополнительно содержит 0,405 кг
аспартама на 1000 л готового напитка. Данный напиток имеет высокие
органолептические показатели и обладает ароматом горных трав с оттенком
полыни [10].
Обществом с ограниченной ответственностью «Ассоциация БИС» были
11
разработан безалкогольные напитки, которые содержат различные вкусоароматические добавки (апельсин, вишня, клубника и персик). Напиток содержит
0,70 - 0,90 кг вкусо-ароматической основы, в качестве которой использованы
различные ароматизаторы, 0,10 - 95, 14 кг подслащивающего вещества, 1,87 кг
лимонной кислоты, 3,22 - 4,15 кг двуокиси углерода и остальное воду. В качестве
подслащивающего
вещества
напиток
содержит
синтетический
и/
или
натуральный подсластитель. Кроме того, данный напиток дополнительно
содержит 0,177 кг бензоата натрия на 1000 л готового напитка. Данные напитки
имеют
высокий
органолептический
показатель,
легкий
вкус
и
аромат
свойственный наполнителю [11].
Спиричев Владимир Борисович и Шатнюк Людмила Николаевна получили
концентрат витаминизированного напитка «Золотой шар» который, содержит
фруктозу, лимонную кислоту, поливитаминную смесь, аспартам, β-каротин,
аскорбиновую кислоту, ароматизатор сухой, а также магний и кальций в виде их
солей при соответствующем соотношении ингредиентов. В качестве солей магния
могут быть применены цитрат магния, сульфат магния. В качестве соли кальция
используют дигидрофосфат кальция. Изобретение позволяет получить концентрат
витаминоминерального напитка «Золотой шар», который оказывает на организм
общеукрепляющее и тонизирующее действие. Повышает сопротивляемость
организма к инфекциям и резистентность к вредным воздействиям окружающей
среды [12].
Концентрат витаминно-минерального напитка «Золотой шар» полученный
Спиричевым В.Б и Шатнюк Л.Н., содержит фруктозу, лимонную кислоту,
Премикс 730/4, аспартам, β-каротин, аскорбиновую кислоту, ароматизатор сухой
и соли железа. Данный состав позволяет получить напиток или коктейль с более
ярко выраженными лечебно-профилактическими свойствами [13].
Способ производства полужидкого фруктового киселя, изобретенный
Ловцовым
Николаем,
Звайгзне
Галиной
и
Кувариным
Владимиром,
«предусматривает смешивание натурального фруктового компонента, например
натурального фруктового сока, подсластителя и воды. Смесь подвергают
12
термической обработке в проточном пастеризаторе при температуре 86-98 °С в
течение 20 - 60 с. Полученный кисель охлаждают и асептично разливают в
асептическую упаковку, не допуская контакта киселя с воздухом. Полученный
кисель обладает стабильной консистенцией и длительным сроком хранения» [14].
Кубанским
государственным
технологическим
университетом
был
предложен способ приготовления диетического творожного десерта. Для
приготовления смеси используют творог 9 %-ный, сливки, заменитель сахара,
топинамбур, который перед введением в смесь дробят до размеров частиц 5-7 мм,
фруктово-ягодный ароматизатор, стабилизатор. В качестве стабилизатора
используют смесь желатина и модифицированного крахмала при соотношении
компонентов 7,5: 2,5 части. В качестве заменителя сахара используют аспартам.
Изобретение позволяет получить продукт повышенной биологической ценности,
обладающий диетическими и лечебно-профилактическими свойствами [15].
Кубанским
государственным
технологическим
университетом
был
разработан напиток на основе молочной сыворотки. Для приготовления напитка
используют сыворотку молочную, сок топинамбура, стабилизатор, аспартам,
фруктово-ягодный ароматизатор и закваску. Изобретение позволяет получить
напиток, обладающий профилактическими свойствами за счет углеводного и
витаминного комплексов, снизить себестоимость напитка, улучшить его
органолептические показатели, повысить биологическую и пищевую ценность
напитка, а также расширить как ассортимент выпускаемой продукции вообще, так
и продуктов диетического направления в частности [16].
Всероссийский
научно-исследовательский
институт
молочной
промышленности изобрел способ производства напитка из творожной сыворотки
«Алена», где в творожную сыворотку вносят подсластитель и стабилизаторунипектин АУД, предварительно растворенные в питьевой воде, гомогенизируют
при 20-60 °С, пастеризуют, охлаждают, вносят ароматизатор, краситель,
перемешивают и разливают. После охлаждения наряду с ароматизатором и
красителем в напиток вносят «Циклокар» в количестве 0,25 кг на 1 т продукта
[17].
13
ЛОТТЕ Ко изобрели безлактозное молоко полученное с использованием
жира, включающего один или более молочных жиров, выбранных из группы,
состоящей из свежих сливок, твердого и жидкого сливочного масла, и у которого
содержание лактозы составляет менее 2 %, и белка, включающего один или более
белков, выбранных из группы, состоящей из ОМБ (общего молочного белка),
КМБ (концентрата молочного белка), казеина, солей казеина и КСБ (концентрата
сывороточного белка). Способ получения молока или молочного порошка
предусматривает стадии гомогенизации жира и белка в водном растворе при
соотношении жира к белку (Ж/Б) от 0,33 до 0,3 для связывания жира с белком с
образованием стабильной эмульсии типа масло-в-воде. В случае получения
молочного порошка указанную эмульсию сушат распылением. Предпочтительно
безлактозные молоко и молочный порошок используют в пищевых продуктах, не
содержащих сахара. Данное изобретение позволяет получить низкокалорийные и
обессахаренные пищевые продукты [18].
Научно-производственным объединением «Агрохолодпром» был подобран
«состав для мороженного, где получают мороженое следующего состава, мас.%:
молочный жир 3,0 - 11,0; СОМО 7,0 - 10,0; крахмальный сахар 16,0; аспартам
0,033 - 0,056; стабилизатор 3,0 - 2,0; вода - остальное. Использование данного
изобретения позволяет улучшить качество мороженого, полностью заменить
сахарозу в мороженом, расширить ассортимент мороженого, расширить сырьевую
базу для производства мороженого за счет использования нетрадиционного для
отрасли продукта» [19].
Научно-производственное
объединение
«Агрохолопром»
предложили
состав для мороженного, где готовят смесь, содержащую плодово-ягодную
основу, крахмальный сахар с массовой долей сухих веществ 70,0 - 78,0 % при
следующем соотношении компонентов, мас. %: плодовоягодная основа 3,0 - 5,0;
крахмальный сахар 20,0; аспартам - 0,040 - 0,080; стабилизатор 0,5 - 3,0; вода
остальное. Исследование данного изобретения позволяет улучшить структуру
мороженого, увеличить сроки хранения мороженого, полностью заменить
подсластителями сахарозу в мороженом на плодово-ягодной основе, расширить
14
ассортимент
мороженого,
расширить
сырьевую
базу
для
производства
мороженого, за счет использования нетрадиционных для отрасли продуктов
гидролиза крахмала [20].
Анисимова Таисия Ивановна предложила композицию для производства
кисломолочного продукта, в которой содержатся ингредиенты в следующем
соотношении, мас.%: закваска в виде концентрата, содержащего штамм
Lactobacillus acidophilus n.v. 317/402 «Наринэ» ААА с титром 107-1010 КОЕ/мл,
или закваска в жидком виде, содержащая штамм Lactobacillus acidophilus n.v.
317/402 «Наринэ» ААА с титром 107-1010 КОЕ/мл и бифидобактерии и/или
молочнокислые стрептококки 0,5-25,0, подслащивающий компонент 0,5-20,0,
растительный наполнитель 5,0-25,0, стабилизатор 0,01-10,0, молочная основа остальное до 100%. Изобретение позволяет улучшить усвояемость продукта,
повысить его лечебно-профилактические свойства [21].
Журов Сергей Алексеевич и Казаков Андрей Васильевич предложили
способ производства кисломолочного продукта, где молочное сырье подвергают
термической обработке, охлаждают до температуры заквашивания и вносят
закваску. Полученную смесь сквашивают, вносят этиловый спирт в разведенном
или неразведенном виде, или алкогольсодержащие растительные, и/или фруктовоягодные, и/или овощные смеси, и/или настои, и/или экстракты и растительные
отвары. Затем перемешивают и выдерживают до крепости 0,5 – 25 %. Это
позволяет
улучшить
лечебно-диетические
и
органолептические
свойства
продукта, увеличить стабильность и срок его хранения [22].
Композиция
для
получения
молочно-белковой
массы
«Солнышко»,
разработанная Литвиновой Еленой Викторовной, содержит белок молочный
диетический, смесь растительных рафинированных дезодорированных масел,
аспартам, 30 %-ную масляную суспензию бета-каротина, яичный порошок,
молоко сухое обезжиренное, аскорбиновую кислоту, фонд «Лимон», воду.
Изобретение
позволяет
расширить
ассортимент
продукции
повышенной
биологической ценности с диетическими и антимутагенными свойствами [23].
Казаков Андрей Васильевич и Журов Сергей Алексеевич изобрели способ
15
получения молочного продукта, где закваску вносят в два этапа: сначала
суточную культуру бифидобактерий с последующей выдержкой полученной
смеси, а затем суточную культуру молочно-кислых стрептококков. Для придания
кисло-молочному продукту фруктового или ягодного цвета, запаха и вкуса перед
внесением суточной культуры молочно-кислых стрептококков вводят пищевые
красители, ароматизаторы и подсластители (аспартам) [24].
Зобкова Зинаида Семеновна получила композицию для производства
желеобразного
продукта,
которая
предусматривает
приготовление
смеси,
включающую молоко цельное 3,2 %-ной жирности, молоко обезжиренное, белок
соевый изолированный, желатин, премикс поливитаминный, водный раствор
стабилизатора, полученную смесь выдерживают при 18-22 °C в течение 40-60
мин, нагревают до 50-60 °C и вносят крахмал желирующий, фильтруют,
гомогенизируют, пастеризуют при 90-94 °C в течение 2-8 мин, охлаждают до 4045 °C, расфасовывают при 35-36 °C, до охлаждают до 6-8 °C и желируют. Перед
расфасовкой в продукт можно вносить ароматизатор, краситель и наполнитель
[25].
Мигуновым Павлом Владимировичем был предложен способ производства
водки «Бухта спасения», который «предусматривает умягчение воды, смешивание
со спиртом этиловым ректификованным «Экстра», ввод активированного угля из
расчета 6-10 кг на 1000 дал и глицерина, перемешивание и ввод заменителя сахара
- подсластитель «Альфасвит-550», содержащий сукралозу, аспартам и сахарин,
аскорбиновой кислоты и спиртового раствора ванилина, фильтрацию и розлив.
Готовая водка имеет следующее соотношение ингредиентов, кг на 1000 дал
готового продукта: глицерин 0,5 - 0,7, аскорбиновая кислота 0,04 - 0,06,
комплексный подсластитель «Альфасвит-550» 0,04 - 0,05, а также, л на 1000 дал
спиртовой раствор ванилина (1:100) 0,1 - 0,2, водно-спиртовая жидкость остальное. Предлагаемый способ позволяет расширить ассортимент водок с
комплексным бескалорийным заменителем сахара и витамином С. Такая водка
имеет приятный мягкий вкус, едва уловимый медовый тон во вкусе и аромате и ее
могут принимать больные сахарным диабетом» [26].
16
В лице Смирновой Ирины Вячеславовны был получен подсластитель
«ГОЛДСВИТ» для пищевых продуктов. Сущность изобретения: купажируют
смесь для производства 2Голдсвит-450» из сахариносодержащего компонента
(сахарина натриевой соли), взятого в количестве 34 %, ацесульфама-К 2 % и
аспартама 64 %, взятых соответственно в мас.%. Для производства «Голдсвит200» купажируют смесь из сахарной пудры, взятой в количестве 40 %,
сахариносодержащего компонента (сахарина натриевая соль) 18 %, ацесульфамаК 4 % и аспартама 38 %, взятых соответственно в мас.%. Предложенный
подсластитель может быть широко применен при приготовлении безалкогольных
напитков, соков и других пищевых продуктов, а также для замены сахара
больным людям с избыточным весом, сердечно-сосудистыми заболеваниями и
больным сахарным диабетом [27].
Аксенов Виктор Иванович и Яковцев Валерий Иванович предложили
способ производства зерновых продуктов, который предусматривает внесение
синтетического заменителя сахара в дробленое зерно и экструдирование зерна
при температуре массы 200-250 °С с получением готового продукта с влажностью
4,5-9 %. Повышается длительность хранения готового продукта [28].
Калтор Лтд изобрели полидекстрозу, имеющую улучшенный цвет, вкус и
уменьшенную
химическую
реактивность
по
отношению
к
пищевым
ингредиентам, имеющим функциональность амина. Полидекстроза содержит
водорастворимую сильно разветвленную полидекстрозу, полученную способом,
который включает расплавление декстрозы в присутствии употребляемого в пищу
кислотного
катализатора.
Усовершенствованная
полидекстроза
по
этому
изобретению не имеет по существу восстановительных глюкозных групп. Другой
аспект этого изобретения направлен на способ получения вышеописанной
усовершенствованной
неусовершенствованной
превращению
их
который
полидекстрозы
восстановительных
неусовершенствованной
устраняются
полидекстрозы,
среде,
глюкозных
полидекстрозе,
восстановительные
включает
способной
групп,
вследствие
свойства.
подтверждение
к
химическому
содержащихся
чего
в
по
существу
Также
описана
17
усовершенствованная
полимальтоза,
полученная
нагреванием
мальтозы
в
присутствии употребляемого в пищу кислотного катализатора и химическим
превращением
восстановительных
глюкозных
групп,
содержащихся
в
полимальтозе, вследствие чего по существу устраняются их восстановительные
свойства [29].
1.3 Сравнительная характеристика аспартама с другими
сахарозаменителями
Сахарозаменители – это углеводы или вещества, похожие на них по
структуре, имеющие низкий гликемический индекс. Эти вещества имеют сладкий
вкус и калорийность, приближенную к калорийности сахара. Но их преимущество
в том, что усваиваются они медленнее, не провоцируют резких скачков инсулина
потому некоторые из них могут использоваться в диабетическом питании.
Подсластители наоборот, отличаются по структуре от сахара. Они имеют
очень низкую или нулевую калорийность, но слаще сахара зачастую в сотни раз.
История возникновения
70-е годы 19 века. Химик Константин Фальберг (кстати, российский
эмигрант) возвращается из своей лаборатории и садится за ужин. Его внимание
привлекает необычный вкус хлеба – он очень сладкий. Фальберг понимает, что
дело не в хлебе – на его пальцах осталось какое-то сладкое вещество. Химик
вспоминает, что забыл помыть руки, а перед этим в лаборатории он делал опыты,
пытаясь найти новое применение каменноугольной смоле. Вот так был изобретен
первый синтетический подсластитель – сахарин. Вещество было сразу же
запатентовано в США и Германии и уже через 5 лет стало производиться в
промышленных масштабах.
Надо сказать, что сахарин постоянно становился объектом гонений. Его
запрещали и в Европе, и в России. Но возникший в годы Первой мировой войны
тотальный дефицит продуктов вынудил европейские правительства легализовать
«химический сахар». В 20 веке химическая промышленность сделала рывок и
18
последовательно были изобретены такие сахарозаменители, как цикломат,
аспартам, сукралоза.
На проблему с избытком сахара в рационе питания человека пищевики
отреагировали использованием подсластителей.
Рост рынка продаж подсластителей в настоящее время более чем в 2 раза
превышает темпы роста продаж пищевых ингредиентов в целом. Подсластители
наиболее широко используются в производстве напитков -80 %,
а также
жевательных резинок, соусов и др.
Подсластители - это
пищевые добавки, предназначенные для придания
пищевым продуктам сладкого вкуса. Необходимо учесть, что моно- и дисахариды
(глюкоза, фруктоза, мальтоза) и продукты гидролиза полисахаридов (патока и
глюкозо-фруктозные сиропы) не относят к подсластителям.
Все подсластители, включая натуральные,
относятся к
классу 900. Подсластители
обозначаются индексом Е и
проходят тщательную проверку на
безопасность для здоровья - канцерогенность, токсичность, выведение из
организма и др.
Для всех подсластителей установлены области применения и гигиенические
нормативы по максимальному уровню в продуктах.
Преимущества подсластителей
В сравнении с традиционным сахаром подсластители имеют множество
экономических, технологических и потребительских преимуществ:
- Снижение себестоимости продукта
- Упрощение технологии производства
- Сокращение транспортно-складских операций
- Усиление и обогащение вкуса продукта при сочетании с ароматизаторами
и кислотами
- Улучшение стойкости продукта при хранении
Преимущества для здоровья.
Использование подсластителей позволяет избежать вредного воздействия
сахара на здоровье человека и может оказать положительный эффект на организм:
19
- Снижение калорийности, способствуя тем самым снижению рисков
ожирения;
- Снижение риска диабета, заболевания сердца, гипертонии, инсультов,
некоторых видов онкологических заболеваний;
- Снижение риска возникновения кариеса, что особенно важно для жевачек;
- Улучшение работы пищеварения и иммунной системы.
Таким образом, современная тенденция замены в пищевых продуктах
сахара на подсластители обусловлена различными причинами: безопасностью для
здоровья, экономической эффективностью, технологическими факторами.
Проблемы с заменой сахара в продуктах
Замена сахара является сложной задачей, поскольку в каждом конкретном
случае необходимо учитывать все функции, которые выполняет сахар в продукте:
- Обеспечение сладости. Это касается всех продуктов с сахаром.
- Придание изделию объема.
- Это особенно существенно для сахаристых кондитерских изделий
(мармелад, карамель и др.), в которых массовая доля сахара составляет более 90
%.
- Придание изделию текстуры и тела.
- Такое свойство особенно важно для кондитерских и мучных изделий
(печенье и сдоба, конфеты)
- Влияние на срок годности.
- Например, в плодово-ягодных консервах сахар выполняет функцию
консерванта.
- Способность к сбраживанию и формированию характерных особенностей
продукта.
- Такое свойство сахара используется в квасе, хлебобулочных изделиях для
придания характерных органолептических характеристик (аромат, вкус, текстура
и др.)
- Снижение температуры замерзания.
- Это свойство важно для мороженого и замороженных десертов.
20
- Участие в формировании цвета.
- Известно, что румяный цвет выпеченных изделий обязан наличию сахара.
- Удержание влаги.
В связи с вышеизложенным замена сахара в продуктах требует
профессионального подхода.
Основные принципы подбора подсластителей
Подсластители подбирают с учетом вида продукта, например:
- Гигроскопичные – для сохранения свежести хлебобулочных изделий,
зефира, помадных конфет;
- Негигроскопичные – с целью сохранения хрустящих свойств выпечки
(вафли) и нелипкости
твердых конфет, казинаки, марципанов, грильяжа,
карамели;
- Термостабильные – для продуктов, подвергающихся термической
обработке;
- Холодящий эффект – для жевачки и, мятных и прохладительных изделий;
- Без холодящего эффекта - шоколад;
- Участие в реакциях Майяра – выпечка;
- Хорошая растворимость - напитки.
Вкусовые характеристики подсластителей
При оценке подсластителей во внимание принимают следующие вкусовые
характеристики:
Коэффициент сладости подсластителя показывает, во сколько раз он слаще
сахара. Коэффициент сладости подсластителя может меняться в широких
пределах в зависимости от различных факторов: концентрации подсластителя,
кислотности, температуры, присутствия других вкусовых веществ.
Профиль вкуса у моноподсластителей не совпадает с профилем вкуса
сахара. Моноподсластители характеризуются различным привкусом: горьким,
медицинским, ментоловым, лакричным.
Характер проявления сладости (скорость, длительность и интенсивность)
подсластителей отличается от сахара.
21
Классификация заменителей сахара
- Существуют различные классификации заменителей сахара, которые
основаны на следующих характеристиках:
- Способ получения - натуральные и искусственные
- Степень сладости - интенсивные, объемные, несладкие наполнители
- Калорийность - высоко- и низкокалорийные, не калорийные.
- Химическая природа – углеводы, гликозиды, белки, спирты и т.д.
Натуральные сахарозаменители:
1. Фруктоза.
«Вещество растительного происхождения. Природная фруктоза есть во
фруктах и ягодах, а также в меде (почти половина от общего веса). Внешне она
выглядит почти так же, как сахар, но при этом в 1,2 - 1,8 раз слаще него (зависит
от температуры), в отличие от глюкозы, повышает уровень сахара в крови в три
раза медленнее. Обладает примерно такой же энергетической ценностью, что и
сахар (375 ккал на 100 г), поэтому плохо подходит для людей соблюдающих
гипокалорийную диету.
Положительные качества фруктозы: абсолютно безвредна; её можно
употреблять в любых напитках и при приготовлении компотов, джемов и варенья;
в любых блюдах фруктоза особенно подчеркивает вкус и аромат фруктов и ягод;
полезна для людей, имеющих большую физическую нагрузку; применение
фруктозы взамен обыкновенного сахара понижает риск возникновения кариеса
зубов на 30 - 40 %.
Отрицательные стороны: влияет на уровень сахара в крови, потому при
сахарном диабете использовать ее не рекомендуется; желающие похудеть не
должны забывать о ее достаточно высокой калорийности.
Не рекомендуется употреблять в день более 30 - 45 г в сутки» [41].
22
Рисунок 1.4. - Фруктоза
2. Ксилит и сорбит
«Сорбит впервые был выделен из мороженых ягод рябины (Sorbus - рябина
(лат.)). Он также содержится в морских водорослях, яблоках, абрикосах и других
плодах.
Ксилит получают из кочерыжек кукурузы и шелухи хлопковых семян.
По сладости ксилит очень близок к сахару, а сорбит почти в два раза менее
сладкий. По калорийности они оба сравнимы с сахаром (сорбит 354 ккал, ксилит
367 ккал). Оба вещества медленно проникают в ткани и при этом практически не
влияют на уровень сахара в крови.
Сорбит не так приятен на вкус. Может вызывать тошноту, метеоризм и
диарею и не рекомендуется потреблять его более 10 г. в сутки. Есть данные, что
сорбит
ухудшает
пищеварение.
Способствуют
развитию
холецистита
(желчнокаменной болезни).
Заменитель сахара Ксилит (Е967) по некоторым данным может вызывать
рак мочевого пузыря.
Безопасная доза: Не более 30 - 50 г в сутки» [41].
23
Рисунок 1.5. - Сорбит
3. Стевиозид
«Экстракт травы стевии. Стевия не токсична, хорошо переносится без
побочных эффектов, имеет неплохие вкусовые качества, доступна по цене. Все
это особенно важно для больных диабетом и ожирением.
Не случайно в Японии стевиозид захватил до 50 % сладкого рынка. Япония
потребляет 90 % производимой в мире стевии. Но, хотя стевия, как растение
известно очень давно, использование ее как сахарозаменителя в промышленных
масштабах началось совсем недавно. На данный момент ограничением к приему
стевиозида является специфический вкус, который не всем нравится.
Допустимый уровень суточного потребления для стевии составляет 4 мг/кг
веса тела» [41].
24
Рисунок 1.6. - Стевия
4. Эритрит
««Дынный сахар» – новый натуральный заменитель сахара, не вызывающий
повышения уровня сахара в крови. Он представляет собой хорошо растворимые в
воде кристаллы без запаха, очень похожие на сахар. Калорийность эритрита столь
мала, что в большинстве стран принята равной нулю. Эритрит не вызывает
кариес. Уровень сладости эритрита составляет около 70 % от уровня обычного
сахара. Заменитель прекрасно переносится организмом даже в несколько больших
дозировках, чем обычный сахар, что выгодно отличает его от сорбита, имеющего
побочный слабительный эффект. В последнее время эритрит можно часто
встретить в комбинации со стевией, так как он способен улучшать ее
специфический вкус» [41].
25
Рисунок 1.7. - Эритрит
Искусственные подсластители:
1. Аспартам (Е951)
«Низкокалорийный подсластитель, в 200 раз слаще сахара. Аспартам самый
распространённый химический сахарозаменитель. Предельно допустимая доза
аспартама в настоящее время ограничена 50 мг/кг массы тела в день в США и 40
мг/кг/день в Европейском союзе для детей и взрослых. Ежедневное потребление
искусственных сахарозаменителей женщинами детородного возраста и детьми
было рекомендовано в пределах 2,5 – 5,0 мг/кг. Особого внимания заслуживает
только один факт - при нагревании до +30 °С (например, в жаркий день, при
приготовлении пищи) аспартам распадается с образованием высокотоксичного
метанола, который затем преобразуется в канцероген формальдегид» [41].
26
Рисунок 1.8. - Аспартам
2. Сахарин
Это самый первый синтетический заменитель сахара. Был открыт в 1837
году и широко используется до сих пор. Коэффициент сладости 450,
энергетической ценности не имеет. Представляет собой белый кристаллический
порошок, характеризуется хорошей растворимостью в водных растворах и
высокой термостабильностью, также выдерживает заморозку. Имеет некоторый
металлический привкус, однако его можно легко устранить, смешивая с другими
подсластителями. Широко применяется в производстве сладких напитков,
фруктовых
производстве
консервов,
хлебопекарном
жевательной
резинки,
и
кондитерском
фармацевтической
и
производстве,
косметической
промышленности. Допустимый уровень суточного потребления для сахарина
составляет 5 мг/кг веса тела.
27
Рисунок 1.9. - Сахарин
3. Цикламат
Был открыт в 1937 году, разрешен к применению во многих странах, однако
в Европе начали применяться относительно недавно. Коэффициент сладости 30.
Характерно медленное нарастание ощущения сладкого вкуса. Цикламат не имеет
энергетической ценности, представляет собой белое кристаллическое вещество в
виде порошка, выдерживает нагревание до 250оС, хорошо растворим в воде.
Подсластитель цикламат слаще сахара в 30 раз и не содержит калорий. Цикламат
производится химическим путем и может использоваться для приготовления
пищи. Допустимый уровень суточного потребления для цикламата составляет 11
мг/кг веса тела.
Рисунок 1.10. - Цикламат
4. Ацесульфам К
Был
получен
в
1970-х,
однако
в
пищевом
производстве
начал
использоваться в конце 1980-х. Торговое название Sunett. Коэффициент сладости
200. Не усваивается в организме, некалориен. Представляет собой белое
порошкообразное вещество, хорошо растворимое в воде. Характеризуется
высокой химической и термической устойчивостью, низкой гигроскопичностью.
В высокой концентрации имеет горький привкус. Обычно используют совместно
с аспартамом, а также с сахаром и фруктозой, в производстве сладких напитков,
фруктовых и овощных консервов, хлебопекарном и кондитерском производстве,
фармпромышленности.Ацесульфам К одобрен в США, России и большинстве
28
европейских стран. Безопасная суточная доза по данным ВОЗ – 15 мг на кг веса
тела.
Рисунок 1.11. – Ацесульфам К
5. Сукралоза
Слаще сахара в 600 раз. Имеет много преимуществ перед вышеописанными
подсластителями:
- лучшие вкусовые качества (практически неотличим от сахара, никакого
послевкусия);
- допускает нагревание, применим в выпечке;
- биологически инертен (не вступает в реакции в живых организмах, в
неизменном виде выводится);
- огромный запас по безопасности (при рабочих дозах в десятки
миллиграммов, теоретически расчетные по экспериментам на животных
безопасные количества составляют даже не граммы, а где-то в районе полстакана
чистой сукралозы).
Недостаток только один – цена.
29
Рисунок 1.12. - Сукралоза
6. Неотам
Новый подсластитель, слаще сахара в 10000 раз. Похож по структуре на
аспартам, метаболизируется на те же самые составляющие, только дозы в 50 раз
меньше. Допускает нагревание.
Можно сделать следующий вывод, что оптимальный для подсластитель
выбирает сам человек. Каждый из перечисленных сахарозаменителей имеет свои
плюсы и минусы.
Рисунок 1.13 - Неотам
30
1.4 Применение методов ВЖЭХ
Качественный анализ применяют для идентификации известного продукта,
полученного новым путем или находящийся в смеси с другим продуктом. Он
необходим при выделении из сложных биологических и химических смесей
различных компонентов. Качественный анализ позволяет отличить примеси в
образце от примесей в растворителе, проверить чистоту вещества на разных
длинах волн и т.д.
Перед началом анализа надо установить весь ли образец элюируется из
колонки данной системой растворителей. Для этого собирают всю вытекающую
жидкость, упаривают растворитель и взвешивают остаток. Т.о. находят степень
извлечения образца.
Идентификацию компонентов можно проводить тремя способами:
1. использовать информацию об удерживании;
2. исследовать зоны, полученные при разделении методами спектрального
или химического анализа;
3. непосредственно подключить спектральный анализатор к колонке.
Характеристиками вещества в данной хроматографической системе
являются удерживаемый объем VR или время удерживания t R . Удобно иметь
вещество, не удерживаемое данной колонкой, приняв его за стандарт, время и
объем удерживания t 0 и V0 . Поправку на мертвый объем можно вычислить по
формуле
t R  t R  t 0
(1.1)
При идентификации известные индивидуальные вещества, которые могут
присутствовать в образце, разделяют в той же хроматографической системе.
Сравнивая времена удерживания известного вещества и неизвестного пика,
можно обнаружить, что они либо совпадают, и тогда вероятно, что пики
соответствуют одному и тому же веществу. Либо времена удерживания не
31
совпадают,
тогда
имеется
возможность
предсказать время
удерживания
неизвестного компонента.
При работе с простыми смесями несложно определить, совпадает ли
степень удерживания зон образца и известных веществ, или нет. В случае
сложных смесей сразу несколько веществ могут элюироваться со схожими
значениями t R , и зоны перекрываются. В результате получения точных значений
t R для различных зон невозможно.
В подобных случаях следует добавить стандарт к образцу в соотношении
1:1. Если вещества идентичны, значение t R исходного вещества не изменится, и
на хроматограмме получается только один пик.
Т.о., совпадение значений времени удерживания известного вещества с
наблюдаемым дает возможность предположить их идентичность.
Ценной характеристикой вещества при идентификации является отношение
сигналов, полученных для данного вещества на двух разных детекторах. Можно
использовать два УФ–детектора, работающих на разных длинах волн.
Количественный анализ состоит из следующих стадий:
- хроматографическое разделение;
- измерение площадей или высот пика;
расчет количественного состава смеси;
интерпретация данных, т.е. статистическая обработка.
Хроматографическое разделение
Погрешности и потери веществ могут быть допущены при отборе пробы, на
стадии экстракции, выделения, очистки и т.д.
Образцы должны быть полностью растворены. Растворять образец
желательно в подвижной фазе или применять растворитель, смешивающийся с
ней.
Значительные погрешности могут быть при вводе пробы за счет ее
фракционирования, утечек и размывания пиков. Размывание пиков вызывает
32
образование хвостов и приводит к частичному перекрыванию пиков, а
следовательно к погрешности детектирования.
Возможно
разложение
или
превращение
пробы
во
время
хроматографического разделения или необратимая сорбция вещества на данной
колонке. Важно убедиться в отсутствии этих нежелательных явлений и при
необходимости провести регенерацию колонки.
Нельзя использовать в количественном анализе пики ложные или нечеткой
формы, а также пики, время выхода которых близко к t 0 , потому что возможно
недостаточное их разделение.
К
искажению
детектированием.
линейностью
и
результатов
Каждый
приводят
детектор
чувствительностью.
погрешности,
характеризуется
Необходимо
связанные
с
специфичностью,
отклик
детектора
прокалибровать для каждого определяемого вещества.
Погрешность при передаче электрического сигнала на самописец,
интегратор или ЭВМ могут возникнуть из-за шумов, отсутствия заземления,
колебания напряжения в сети и т.д.
Измерение площадей или высот пиков
Высота пика – расстояние от вершины пика до базовой линии. Высоту ( h )
измеряют линейкой либо посчитывают число делений на самописце. Положение
базовой линии смещенных пиков находят путем соединения начала и конца пика,
в случае неразделенных пиков поступают также, а не заменяют базовую линию
нулевой. Т.к. высота пиков менее зависит от влияния соседних перекрывающих
пиков, оценка по высоте точнее, и ее часто используют при анализе
микропримесей.
Площадь пика определяют различными способами. Планиметрический
метод: пик обводят ручным планиметром. Это прибор, который механически
определяет площадь пика.
Метод вычисления произведения высоты пика на ширину на уровне
половины высоты. Его применяют при четко очерченных и симметричных пиках.
Базовую линию строят также как и при измерении высоты пика. Ширину пика
33
лучше измерять от внутренней границы одной линии до наружной границы
другой.
Методы
с
применением
электронных
интеграторов,
определяющих
площадь пиков и печатающих информацию об этой площади и о временах
удерживания, могут включать коррекцию смещения базовой линии и определять
площадь лишь частично разделенных пиков. К достоинствам интегратора относят
его способность использовать поправочные коэффициенты на отклик детектора,
компенсируя различие чувствительности детектора к разным веществам.
Расчет количественного состава смесей (методы калибровки)
Метод внешнего стандарта или абсолютной калибровки
Готовят серию градуировочных растворов стандартного вещества разной
концентрации.
Вводят
в
хроматограф
одинаковый
объем
каждого
градуировочного раствора и измеряют площадь или высоту пика. Строят график
зависимости высоты или площади пика от концентрации или массы вещества.
Если калибровочный график линеен и проходит через начало координат,
калибровочный коэффициент
S , получаемый
в виде отношения высоты
(площади) пика к его концентрации или массе, является тангенсом угла наклона
калибровочного графика.
Для известного образца содержание вещества x (в мкг) определяют из
соотношения
x
hx
,
S
(1.2)
где h x – высота пика интересующего компонента, мм.
Концентрацию x1 [%(масс.)] в исходном образце определяют по уравнению
 V 10  4
 V 
x1   1 
,
g
где V – объем образца, мл
V1 – объем введенной пробы, мл
g
– масса образца, г.
(1.3)
34
Обычно калибровочные графики линейны и экстраполируются через начало
координат. Калибровочную кривую необходимо проверять перед каждым
анализом.
Основной источник погрешностей такой калибровки – введение образца.
Точность анализа повышается при использовании петлевых или автоматических
дозаторов.
Метод абсолютной калибровки довольно прост и применяется очень
широко. Но его точность в значительной степени зависит от постоянства режима,
приготовления стандартных растворов.
Метод нормировки – метод калибровки по размерам пиков, широко
применяется в ГЖХ, реже используется в ВЭЖХ. Метод основан на измерении
площади или высоты каждого пика и вычисления содержания каждого
компонента
(в
%),
пропорционально
суммарной
площади
или
высоте.
Содержание всех компонентов принимают равным 100 %,
Ci 
K i Qi
n
K Q
i 1
i
 100 ,
(1.4)
i
K i – коэффициент, определяющий чувствительность детектора к данному
компоненту;
Qi  hi  0,5 .
(1.5)
В зависимости от поправочных коэффициентов, содержание компонента
рассчитывается в весовых или мольных процентах.
Цифровые интеграторы и ЭВМ обсчитывают пики на хроматограмме по
принципу нормировки.
Метод внутреннего стандарта или относительной (косвенной) калибровки
Метод основан на добавлении внутреннего стандарта – вещества с
известной концентрацией, не присутствующего в первоначальной смеси, в
неизвестный образец для получения отдельного пика и компенсации различных
аналитических ошибок. При использовании метода возможно исключение
аппаратурных и методических погрешностей. Добавление внутреннего стандарта
35
до ввода пробы в колонку позволяет скомпенсировать погрешности, связанные с
подготовкой пробы к анализу. Однако погрешность метода внутреннего
стандарта выше, чем метода внешнего стандарта, т.к. измеряют размеры двух
пиков (отношение пиков), а не одного.
Калибровку с использованием внутреннего стандарта проводят при
хроматографировании смесей, содержащих внутренний стандарт в постоянной
концентрации, а интересующий компонент в разных концентрациях. Измерив
площади или высоты определяемых соединений, строят график отношений их к
площади или высоте внутреннего стандарта в зависимости от концентрации
интересующего компонента. При правильной калибровке график линеен и
проходит через начало координат.
Внутренний стандарт должен вноситься в такой концентрации, чтобы
отношение высот или площадей пиков и компонентов было равно ~ 1.
Внутренний
стандарт
должен
полностью
смешиваться
с
компонентами
анализируемой пробы и в химическом отношении быть абсолютно инертным к
компонентам пробы, носителю, подвижной фазе. В принятых условиях анализа
пик стандартного вещества должен располагаться на хроматограмме в
непосредственной близости от пиков соединений – объектов анализа, не
накладываясь ни на них, ни на пики других веществ. [18]
Интерпретация полученных результатов
При проведении многократных анализов необходимо быть уверенным в
достоверности
результатов.
Количественные
измерения
характеризуются
точностью и воспроизводимостью. Точность – разность (погрешность) между
истинной и измеренной величинами. Систематические погрешности можно
учесть и вводя поправочные коэффициенты, увеличить точность анализа. В
ВЭЖХ систематические погрешности получают при взятии пробы, перекрывании
пиков, нелинейности детектора, при расчетах, и вообще при работе оператора.
Случайные погрешности присущи лишь данному методу анализа. Их
можно уменьшить, но нельзя исключить.
36
Мерой
воспроизводимости
результатов
является
стандартное
или
среднеквадратическое отклонение.
Стандартное отклонение S характеризует воспроизводимость и позволяет
оценить дисперсию и доверительный интервал
S
(X
i
 X )2
N 1
,
(1.6)
где Xi – результат отдельного измерения;
X – среднее арифметическое всех измерений;
N – число измерений.
Относительное стандартное отклонение C . вычисляют по формуле
C
S
100 ,
X
Дисперсия равна квадрату стандартного отклонения
(1.7)
S2 .
Доверительный интервал определяет достоверность анализа и является
интервалом колебаний значений среднего арифметического, в котором с заданной
вероятностью будут оставаться результаты последующих анализов.

 St
N
,
(1.8)
где t – табличная величина для определения числа измерений. [27]
Применение методов ВЖЭХ
Нaиболee ширoкoe примeнениe ВЭЖХ нaхoдит в слeдующих oблaстях
химичeскoгo анализа (выделены объекты анализа, где ВЭЖХ практически не
имеет конкуренции):
- Кoнтрoль кaчeствa продуктов питания - тонизирующие и вкусовые
добавки, альдегиды, кетоны, витамины, сахара, красители, консерванты,
гормональные препараты, антибиотики, триазиновые, карбаматные и др.
пестициды,
микотоксины,
углеводороды и т.п.
нитрозоамины,
полициклические
ароматические
37
- Охрана окружающей среды - фенолы, органические нитросоединения,
моно - и полициклические ароматические углеводороды, ряд пестицидов, главные
анионы и катионы.
- Криминалистика - наркотики, органические взрывчатые вещества и
красители, сильнодействующие фармацевтические препараты.
- Фармацевтическая промышленность - стероидные гормоны, практически
все продукты органического синтеза, антибиотики, полимерные препараты,
витамины, белковые препараты.
- Медицина - перечисленные биохимические и лекарственные вещества и
их
метаболиты
в
биологических
жидкостях
(аминокислоты,
пурины
и
пиримидины, стероидные гормоны, липиды) при диагностике заболеваний,
определении скорости выведения лекарственных препаратов из организма с
целью их индивидуальной дозировки.
- Сельское хозяйство - определение нитрата и фосфата в почвах для
определения необходимого количества вносимых удобрений, определение
питательной ценности кормов (аминокислоты и витамины), анализ пестицидов в
почве, воде и сельхозпродукции. [1,9]
Существую
различные
методы
определения
аспартама,
рассмотрим
подробно каждый из них.
1. Хроматографический метод
Аспартам: 1-Метиловый эфир N-L-α-аспартил-L-фенилаланина.
Условия ВЭЖХ
Колонка из нержавеющей стали длина 150 мм, диаметр 4,6 мм. СорбентКромасил 100 С18, зернение 5 мкм. Перед работой новую колонку необходимо
перевести на обратнофазный режим работы. Для этого колонку промывают 40 см 3
изопропанола, затем 80 см3 деионизированной воды, после чего уравновешивают
колонку подвижной фазой до стабильной нулевой линии.
Подвижная фаза
5,6 г фосфорнокислого калия однозамещенного, безводного (КН2РО4)
растворяют в 820 см3 бидистиллированной воды, доводят рН до 4,3 добавлением
38
фосфорной кислоты, после чего прибавляют 180 см3 ацетонитрила. Смесь
дегазируют на роторном испарителе.
Стандарт аспартама с концентрацией 1 мг/см3.
Детектирование
Спектрофотометр, длина волны УФ 255 нм, шкала 0.5 AUFS, скорость
потока 0.8 см3/мин., время удерживания аспартама – 6,2 ± 0,05 мин. Обработка
хроматографических данных по программе МультиХром для Windows версия
1.39.
Стандартный образец и испытываемую пробу хроматографируют не менее
трех раз. Ошибка метода ± 5 %.
2. Спектрофотометрический метод
Метод
основан
на
определении
аспартама
в
безалкогольных
и
слабоалкогольных напитках непосредственно после их изготовления с помощью
спектрофотометра. Этот метод не может быть использован для напитков,
содержащих аминокислоты и вещества белковой природы.
Условия проведения анализа
Температура базового, рабочих растворов аспартама, буферного раствора,
нингидринного раствора и раствора этилового спирта - (18±2) °С.
рН раствора нингидрина - (8,0±0,1) ед.
Содержание
аспартама
в
напитках
рекомендуется
определять
непосредственно после розлива напитков.
Нингидринный раствор должен храниться в коричневой стеклянной посуде
в холодильнике. Он может применяться в течение двух недель после
приготовления.
Градуировочный график строят для каждого нингидринного раствора
заново.
Проведение анализа
В исследуемых образцах напитка удаляют углекислый газ при температуре
не выше 20 °С по ГОСТ 6687.2 и фильтруют образцы через фильтр размером пор
39
не более 0,5 мкм. 20 см3 профильтрованной пробы переносят в мерную колбу
вместимостью 100 см3 и доводят дистиллированной водой до метки.
В пробирки вместимостью 10 см3 переносят по 6 см3 каждого разбавленного
образца и к ним добавляют по 3 см3 нингидринного раствора.
Пробирки выдерживают 16 мин в кипящей бане, затем за 20 мин охлаждают
до 20 °С, после чего из каждой пробирки в отдельную пробирку переносят по 3
см3 раствора, к которому затем добавляют по 5 см3 раствора этилового спирта
объемной долей 60%.
Оптические плотности растворов исследуемых образцов определяют в
сравнении с нулевой пробой на спектрофотометре при длине волны 570 нм в
кювете толщиной 10 мм или на ФЭКе при длине волны 582 нм (фильтр N 6).
Обработка результатов
Концентрацию аспартама в разбавленных образцах исследуемого напитка
определяют
по
оптическим
плотностям
образцов,
интерполируемых
по
градуировочному графику.
Концентрацию аспартама с, мг/100 см3, в напитке определяют по формуле
,
(1.1)
где ср- концентрация аспартама в разбавленных образцах, мг/100 см3;
К - степень разбавления, равная 5.
Вычисления проводят до второго десятичного знака. За окончательный
результат испытания принимают среднеарифметическое результатов двух
параллельных определений. Окончательный результат округляют до первого
десятичного знака.
Относительное
допустимое
расхождение
между
результатами
двух
параллельных определений при доверительной вероятности = 0,95 не должно
превышать 10 %.
Сходимость методики равна 3,7 мг/100 см3 напитка.
Воспроизводимость методики равна 8,5 мг/100 см3 напитка.
3. Качественные реакции на аспартам
40
Оборудование, приборы и реактивы: водяная баня, спиртовка, 10 % раствор
NaOH, 1 % раствор CuSO4, 0,2 % раствор нингидрина, концентрированная азотная
кислота, 0,5 % раствор аспартама.
1) Биуретовая реакция
Техника выполнения работы: к 1 мл раствора аспартама прибавляют 1 мл 10
% раствора едкого натра и 2 капли 1 % раствора сернокислой меди. В
присутствии белков и пептидов (начиная с трипептидов) появляется розовофиолетовое
окрашивание.
Реакция
основана
на
образовании
хелатного
соединения ионов меди (+2) с двумя пептидными связями.
2) Нингидриновая реакция
Техника выполнения работы: к 5-10 каплям раствора аспартама добавляют
6-10 капель 0,2 % раствора нингидрина. Нагревают до кипения на водяной бане.
Появляется фиолетово-синее окрашивание за счет образования продукта
конденсации нингидрина с аминокислотой.
3) Ксантопротеиновая реакция
Техника выполнения работы: к 0,5 мл раствора аспартама прибавляют 5-6
капель концентрированной азотной кислоты. Осторожно нагревают. При наличии
в растворе циклических аминокислот или белков, в которых присутствуют эти
аминокислоты, появляется желтое окрашивание за счет нитрования бензольного
кольца.
Таким образом, в первой главе выпускной квалификационной работы
проанализировали научную литературу посвященную исследованию аспартама и
изучили ассортимент пищевых продуктов с использованием аспартама. Также
рассмотрели методики определения аспартама.
41
Глава 2. Определение аспартама в газированных напитках методом
ВЖЭХ
Аспартам включен в список пищевых добавок, не оказывающих вредного
воздействия на здоровье человека при использовании для изготовления пищевых
продуктов в соответствии с Постановлением Главного государственного
санитарного врача РФ от 14 ноября 2001 г. N 36 (СанПиН 2.3.2.1078-01) в
качестве подсластителя, усилителя вкуса и аромата
Разрешенное законом содержание в напитках аспартама составляет 600
мг/литр, что по сладости соответствует 12 % раствору сахарозы. Обычно
добавляют меньше, и, как правило, в смеси с другими подсластителями, но мы
будем отталкиваться от максимально возможной дозировки.
В промышленности существует ряд арбитражных методов анализа для
определения концентрации того или иного вещества в продукте, (для контроля
при возникновении разногласий), и на основании этого выдачи ему сертификата
соответствия.
Спектрофотометрический
метод
определяет
наличие
аспартама
в
газированных безалкогольных напитках уже после их изготовления. При анализе
используются спектрофотометр, колориметр и весы.
Хроматографический
метод
используется
для
уточнения
значения
концентрации подсластителя. В качестве основного оборудования анализа
используется жидкостный хроматограф.
2.1 Реактивы и оборудование
–
Хроматограф
жидкостный
микроколоночный
«Милихром-6»
со
спектрофотометрическим детектором на УФ-область;
– Хроматографическая колонка длиной 80 мм, внутренним диаметром 2 мм,
заполненная обращено-фазным сорбентом Сепарон С18;
– рН-Метр марки рН150-МА;
42
– Аспартам х.ч.;
– Ацетонитрил для хроматографии;
– Вода дистиллированная.
– Однозамещенный фосфат калия – КН2РО4;
– Образцы газированной воды;
2.2. Методика проведения эксперимента
Для определения наличия аспартама в газированных напитках использовали
метод обращено-фазной ВЭЖХ. Растворители, используемые для этого метода
позволяют работать в широком УФ-диапазоне, т.к. они УФ-прозрачны.
В ОФ хроматографии в качестве элюента применяют водные растворы с
органической добавкой, а в качестве сорбента – привитые сорбенты на основе
силикагеля.
Наиболее
распространенным
элюентом
в
обращено-фазной
хроматографии является смесь буферных растворов и ацетонитрила. Для нашего
исследования в качестве буферного раствора мы взяли фосфатный буфер (рН 3,2)
в соответствии с ГОСТ 30059, для чего навеску 0,86 г калия фосфорнокислого
однозамещенного растворили приблизительно в 450 мл дистиллированной воды в
мерной колбе вместимостью 500 мл, откорректировали по рН-метру величину рН
буферного раствора до значения 3,2 путем добавления по каплям орто-фосфорной
кислоты, довели объем до метки водой и тщательно перемешали.
Раствор элюента приготовили объемным методом. В колбу с притертой
пробкой с помощью мерного цилиндра отмерили 10 см3 ацетонитрила и 90 см3
буферного раствора.
Ацетонитрил позволяет работать с пробами, содержащими воду. Это
значительно облегчает пробоподготовку, т.к. мы определяем аспартам в водных
растворах.
В работе использовали хроматографическую колонку размером 80 х 20 мм,
заполненную обращено-фазным сорбентом Сепарон С18 (с размером частиц 5-7
мкм). Сорбенты серии Сепарон получены путем ковалентной прививки
43
органических соединений к поверхности силикагелей и силохромов. Сорбенты не
подвержены набуханию и сжатию в органических и водно-солевых растворах, а
также при изменении давления. Они характеризуются высокой термической и
микробиологической
устойчивостью
и
выдерживают
различные
виды
стерилизации.
Для определения аналитической длины волны использовали возможности
УФ-детектора хроматографа «Милихром-6», который обеспечивает возможность
снятия спектра анализируемого вещества. Выходным сигналом УФ-детектора
является
оптическая
плотность.
Оптическая
плотность
вещества
прямо
пропорциональна концентрации анализируемого вещества (высоте или площади
пика).
Зависимость оптической плотности вещества от длины волны падающего на
кювету с веществом света в диапазоне длин волн от 190 до 360 нм (1 нм = 10 -9 м)
называется ультрафиолетовым спектром поглощения. Считается, что УФ-спектры
индивидуальны для каждого вещества. Получение УФ-спектров компонентов
разделяемой смеси необходимо для определения оптимальной длины волны
анализа, что позволяет значительно поднять порог обнаружения этого вещества.
Любое вещество, поглощающее в УФ–части электромагнитного спектра,
имеет длину волны, при которой вещество имеет максимальное поглощение. При
использовании
такой
длины
волны
детектор
имеет наименьший
порог
обнаружения (в граммах) вещества.
Так как в качестве исследуемого вещества мы использовали аспартам, то на
первом этапе работы определили его спектральные характеристики. Для этого
задали диапазон длин волн 190 – 360 нм. В кювету, предварительно отсоединив
колонку, закачали раствор аспартама (с = 0,9 мг/мл) с помощью медицинского
шприца и, включив детектор, сняли спектр этого вещества. Определили, что
максимум поглощения находится на длине волны 210 нм. Далее, подсоединив
колонку и проведя анализ стандартного раствора аспартама (на подъеме пика, т.е.
при растущей величине оптической плотности, остановили насос и еще раз сняли
спектр) мы подтвердили полученные ранее нами данные.
44
Проанализировав полученный спектр, пришли к выводу, что в качестве
аналитических длин волн подходят также 230 и 254 нм, причем на последней
поглощение наименьшее.
Рисунок 2.1 – Спектр аспартама
* Источник: Рассчитано автором
Качественными характеристиками вещества в хроматографической системе
являются удерживаемый объем VR и время удерживания t R . Сравнивая времена
удерживания
известного
вещества
(стандарта)
и
неизвестного
пика
(анализируемое вещество), можно обнаружить, что они либо совпадают, и тогда
вероятно, пики соответствуют одному и тому же веществу. Либо времена
удерживания не совпадают, тогда имеется возможность предсказать время
удерживания неизвестного компонента.
Для идентификации вещества мы использовали такую характеристику как
спектральные отношения. Спектральным отношением называется отношение
высот хроматографического пика на разных длинах волн, одна из которых
выступает в роли опорной. Сканирующий (т.е. работающий одновременно на
45
нескольких длинах волн) спектрофотометрический детектор хроматографа
«Милихром–6» позволяет определять данную характеристику в процессе анализа.
Стандартный раствор аспартама приготовили следующим образом: на
аналитических весах взвесили навеску аспартама 275 мг (0,0275г), поместили в
мерную колбу вместимостью 50 мл, довели объем раствора дистиллированной
водой до метки и перемешали.
Для проведения анализа стандартного раствора аспартама были взяты
следующие условия хроматографирования:
неподвижная фаза
Сепарон С18, 5 мкм;
подвижная фаза
буфер-ацетонитрил (90:10);
длины волн
210, 230 и 254 нм;
время измерения
0,6 с;
расход элюента
100 мкл/мин;
объем регенерации
100 мкл;
объем буфера
6 мкл;
объем пробы
6 мкл.
Таблица 2.1 - Детекция пика стандарта аспартама
Вещество
Аспартам
Время
удерживание,
мин
12,918
Спектральное
отношение, 230 210
Высота пика,
е.о.п
0,425
0,157
* Источник: Рассчитано автором
Проведенный анализ показал, что время удерживания стандарта аспартама
составило 12,9 мин., а величина спектрального отношения – 0,425. Эти
характеристики, мы используем для идентификации аспартама в исследуемых
образцах газированной воды.
В качестве примера приводим параметры пиков компонентов, входящих в
газированную воду «Туран» (рис.2.2).
46
е.о.п.
0
0,20
7
0,19
8
0,18
0,17
0,16
0,15
0,14
0,13
аспартам
0,12
0,11
0,10
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
1
0,04
аспартам
0,03
0,02
3
4
0,01
2
0,00
6
-0,01
-0,02
-0,03
210 nm
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
мин
Рисунок 2.2 – Хроматограмма газированного напитка «Туран»
* Источник: Рассчитано автором
Таблица 2.2 - Детекция пиков компонентов образца газированного напитка
«Туран»
* Источник: Рассчитано автором
47
е.о.п.
2,3
2,2
2,1
3
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1
2
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
4
0,6
0,5
0,4
0,3
12
5
0,2
0,1
0,0
6
11
10
8
0
210 nm
-1
9
7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
мин
Рисунок 2.3 – Хроматограмма газированного напитка «Буратино»
* Источник: Рассчитано автором
Таблица 2.3 - Детекция пиков компонентов образца газированного напитка
«Буратино»
* Источник: Рассчитано автором
48
Совпадение параметров времени удерживания и спектрального отношения
пика № 4 и стандарта аспартама в таблице 2, позволяет утверждать, что пик № 4
на хроматограмме газированного напитка « Туран» принадлежит аспартаму.
Отсутствие совпадающих по времени удерживания пиков в таблице 3
позволяет сделать вывод, что в газированного напитке «Буратино» отсутствует
аспартам.
В ВЭЖХ допустимо при идентификации отклонение времен удерживания
не более 2 %. Точность спектральных отношений зависит от величины
оптической плотности вещества и конструкции детектора.
Для количественного определения содержания аспартама использовали
метод внешнего стандарта или абсолютной калибровки.
Приготовление градуировочных растворов
Приготовление градуировочного раствора № 1 аспартама (275 мг/дм 3)
Навеску аспартама массой 68,75 мг переносят в мерную колбу вместимостью 250
см3 до половины заполняют дистиллированной водой при температуре 30 – 35 0С.
Перемешивают
до
полного
растворения,
затем
доводят
до
метки
дистиллированной водой.
Приготовление градуировочного раствора № 2 аспартама (137,5 мг/дм3).
Отмеряют пипеткой 25 см3 градуировочного раствора № 1, переносят в
мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводят до метки дистиллированной водой.
Приготовление градуировочного раствора № 3 аспартама (68,75 мг/дм3
Отмеряют пипеткой 25 см3 градуировочного раствора № 2, переносят в
мерную колбу вместимостью 50 см3 и доводят до метки дистиллированной водой.
Выбор таких концентраций градуировочных веществ обусловлен расчетами
норм соотношения аспартама и других подсластителей (сахарина, ацесульфама
калия и других) допустимых в газированных напитках.
Вводили в хроматограф одинаковой объем пробы (6 мкл) каждого
градуировочного раствора и фиксировали времена удерживания и высоты пиков.
Получены следующие данные и построен градуировочный график зависимости
высоты пика от концентрации вещества
49
Таблица 2.4 - Градуировочные характеристики растворов аспартама
С, мг/л
68,75
137,5
275
высота пика, mе.о.п.
325,8
650,9
1300
время удерживания, мин
12,923
12,920
13,000
* Источник: Рассчитано автором
высота, mе.о.п.
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
300
концентрация, мг/л
Рисунок 2.4 – Градуировочный график стандарта аспартама
* Источник: Рассчитано автором
График линеен в диапазоне концентраций 68,75 – 275 мг/л.
Пробы газированных напитков, взятые для анализа, предварительно
дегазировали путем встряхивания и отстаивания в течение 1 часа. Затем пипеткой
отбирали из стаканчика и переносили в сосуд для пробы в хроматографе. Далее
напиток вносили в хроматографическую колонку и проводили анализ пробы по
заранее заданной программе.
Провели
анализ
нескольких
газированных
напитков
различных
50
производителей.
Определили
качественное
и
количественное
содержание
аспартама в них. Данные представлены в таблице 2.5.
Таблица 2.5 - Содержание органических кислот в образцах различных вин
Наименование пробы
газированного напитка
Высота пика (  230 ),
е.о.п.
Концентрация,
мг/мл
17,062
отсутствует
отсутствует
0,107
–
–
–
0,2
1 «Туран»
2 «Буратино»
3 «Визит»
4 «Фрук Микс»
* Источник: Рассчитано автором
е.о.п.
2
0,28
0,27
0,26
0,25
0,24
0,23
0,22
0,21
0,20
5
0,19
16
0,18
0,17
3
0,16
0,15
0,14
0,13
0,12
4
0,11
0,10
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
6
0,00
0
1
13
11
14
7 8
-0,01
9
15
10
12
-0,02
-0,03
210 nm
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
мин
Рисунок 2.5 – Хроматограмма газированного напитка «Визит»
* Источник: Рассчитано автором
51
Таблица 2.6 - Детекция пиков компонентов образца газированного напитка
«Визит»
* Источник: Рассчитано автором
0,145
2 3
е.о.п.
5
13
14
0,140
0,135
0,130
0,125
4
0,120
0,115
0,110
0,105
0,100
0,095
0,090
0,085
0,080
0,075
0,070
0,065
0,060
0,055
0,050
0,045
0,040
0,035
0,030
11
0,025
0,020
1
0,015
0,010
0,005
6
8
0,000
7
0
-0,005
16
12
15
9
-0,010
10
-0,015
-0,020
-0,025
-0,030
210 nm
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
мин
Рисунок 2.6 – Хроматограмма газированного напитка «Фрук Микс»
* Источник: Рассчитано автором
52
Таблица 2.7 - Детекция пиков компонентов образца газированного напитка
«Фрук Микс»
* Источник: Рассчитано автором
2.3 Математическая обработка результатов измерений
При
обсуждении
качества
анализа
(особенно
количественного)
используется ряд величин и понятий. К ним относятся те, которые можно оценить
в результате градуировки и статистической обработки данных: чувствительность,
точность, воспроизводимость, правильность, а также граница определяемых
содержаний.
Для определения содержания компонента (лимонной кислоты) на основе
результатов измерений в процессе анализа была выполнена градуировка. Цель
градуировки
–
описание
связи
между
величиной
(интенсивностью)
аналитического сигнала и концентрацией определяемого компонента с помощью
градуировочной функции, как правило, прямолинейной.
Градуировочная функция выражается в виде уравнения
y  b0  b1 x ,
где
b0
–
сигнал
определяемого компонента.
фона,
соответствующий
(2.1)
нулевой
концентрации
53
Тангенс
угла
наклона
градуировочной
прямой
b1 ,
называется
коэффициентом чувствительности. Согласно этим данным определяют диапазон
используемых концентраций каждого конкретного метода.
При
выполнении
любого
аналитического
измерения
возникают
погрешности двух видов: случайные и систематические. Величину случайной
погрешности результатов анализа характеризует понятие воспроизводимости.
Систематическую погрешность характеризует понятие правильности.
Воспроизводимость
результатов
анализа
можно
оценить,
выполнив
независимую серию повторных измерений (параллельных определений) одной и
той же пробы и рассчитав величину стандартного отклонения результатов
относительно среднего.
Среднее значение из n параллельных определений равно
1 n
y   yi
n i 1
(2.2)
Стандартное отклонение S есть мера разброса значений измеряемой
величины относительно среднего
n
s
(y
i 1
i
 y) 2
(2.3)
n 1
Относительное стандартное отклонение Sr вычисляли по уравнению
sr 
sy
y
(2.4)
Его можно выразить и в процентах sr (%)  sr 100 .
Чтобы
охарактеризовать
воспроизводимость
применительно
к
концентрации х, надо использовать соответствующую величину Sx. ее можно
рассчитать, используя градуировочную зависимость
sx 
sy
b1
54
(2.5)
Величину Sx называют стандартным отклонением методики.
Коэффициент корреляции r вычисляли по уравнению
r
 ( x  x )( y  y )
 ( x  x ) ( y  y)
i
i
2
i
2
(2.7)
i
Правильность получаемых результатов по новым методикам устанавливали
методом стандартных образцов и методом добавок.
Дисперсию, т.е. меру разброса результатов измерения относительно
среднего значения, вычисляли по уравнению
n
s 2   ( y1  y ) 2
(2.8)
i 1
Таким образом, во второй главе выпускной квалификационной работы
проанализировали четыре образца газированных напитков (Буратино, Визит,
Туран и Фрукт микс).
Для измерения аспартама в газированных напитках использовали метод
высокоэффективной жидкостной хромотографии (ВЭЖХ). Это один из самых
точных методов определения содержания данного подсластителя. Наиболее часто
используется методика по ГОСТ 30059-93 «Напитки безалкогольные. Методы
определения аспартама, сахарина, кофеина и бензоата натрия». В таблицах 2.1 –
2.6. показаны хроматографические и спектральные характеристики, из них видно
что не во все газированные напитки добавляют синтетический заменитель сахара
аспартам
55
Заключение
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.
В теоретической части выпускной квалификационной работы изучили
историю создания, химический состав и применение аспартама, был освещен
ассортимент продукции с использованием аспартама.
Была проведена сравнительная характеристика аспартама с другими
сахарозаменителями. Выявили, что каждый перечисленный подсластитель имеет
свои достоинства и недостатки.
Рассмотрели хроматографический и спектрофотометрический методы
определения аспартама, а также качественные реакции.
Для определения наличия аспартама в газированных напитках использовали
метод обращено-фазной ВЭЖХ. Это один из самых точных методов определения
содержания данного подсластителя. Наиболее часто используется методика по
ГОСТ 30059-93 «Напитки безалкогольные. Методы определения аспартама,
сахарина, кофеина и бензоата натрия».
56
Список использованных источников и литературы
1. ГОСТ 30059-93 «Напитки безалкогольные. Методы определения
аспартама, сахарина, кофеина и бензоата натрия» [Текст]. – Введ. 01.01.1996 – М.:
Госстандарт России, 1994. – 8 с.
2. СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и
пищевой ценности пищевых продуктов [Текст]. – Постановление от 14.11.2001 №
36 - Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, N 31
3. Пат. № 2158099 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Безалкогольный
напиток [Текст] / Игнатова А.Ю.; Маюрникова Л.А.; Позняковский В.М. №
98121359/13; заявл. 27.11.1998; опубл. 27.10.2000.
4. Пат. № 2137405 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Безалкогольный
напиток [Текст] / Блонский А.Г.; Сорокин В.В. № 98122690/13; заявл. 17.12.1998;
опубл. 20.09.1999.
5. Пат. № 2151528 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Способ
получения концентрированной основы для диетического напитка [Текст] /
Филонова Г.Л.; Шевырев Н.С.; Литвинова Е.А. № 99105615/13; заявл. 19.03.1999;
опубл. 27. 06.2000.
6. Пат. № 2161423 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Сухая смесь,
сироп для приготовления напитка и безалкогольный напиток [Текст] / Братанова
З.В.; Спиричев В.Б.; Жуков С.П. № 98114038/13; заявл. 23.07.1998; опубл.
10.01.2001.
7.
Пат.
№
2081161
Российская
Федерация,
МПК
C12G3/06
Слабоалкогольный газированный напиток [Текст] / Чистякова Л.В.; Кузьмин О.И.
№ 94030518/13; заявл. 08.08.1994; опубл. 10.06.1997.
8. Пат. № 2140176 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Безалкогольный
напиток «Буратино» [Текст] / Писянчевский Т.А.; Пронин И.А. № 98122717/13;
заявл. 17.12.1998; опубл. 27.10.1999.
9. Пат. № 2142243 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Безалкогольный
напиток «Саяны» [Текст] / Писянчевский Т.А.; Пронин И.А. № 98122723/13;
57
заявл. 17.12.1998; опубл. 10.12.1999.
10. Пат. № 2140174 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Апельсиновый
безалкогольный напиток [Текст] / Писянчевский Т.А.; Пронин И.А. №
98122698/13; заявл. 17.12.1998; опубл. 27.10.1999.
11. Пат. № 2140756 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Вишневый
безалкогольный напиток [Текст] / Писянчевский Т.А.; Пронин И.А. №
98122727/13; заявл. 17.12.1998; опубл. 10.11.1999.
12. Пат. № 2140173 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Клубничный
безалкогольный напиток [Текст] / Писянчевский Т.А.; Пронин И.А. №
98122691/13; заявл. 17.12.1998; опубл. 27.10.1999.
13. Пат. № 2140179 Российская Федерация, МПК А23L2/00 Персиковый
безалкогольный напиток [Текст] / Писянчевский Т.А.; Пронин И.А. №
98122725/13; заявл. 17.12.1998; опубл. 27.10.1999.
14. Пат. № 2125818 Российская Федерация, МПК А23L2/38 Концентрат
витаминизированного напитка «Золотой шар» [Текст] / Бондарева Е.Д; Денисюк
Е.Н. № 97113644/13; заявл. 20.08.1997; опубл. 10.02.1999.
15. Пат. № 2115346 Российская Федерация, МПК А23L2/38 Концентрат
витаминно-минерального напитка «Золотой шар» [Текст] / Бондарева Е.Д;
Кошелева О.В. № 97106669/13; заявл. 05.05.1997; опубл. 20.07.1998.
16. Пат. № 2148373 Российская Федерация, МПК А23L2/38 Способ
производства полужтдкого фруктового киселя [Текст] / Ловцов Николай; Звайгзне
Галина; Куварин Владимир. № 99105441/13; заявл. 18.03.1999; опубл. 10.05.2000.
17. Пат. № 2166257 Российская Федерация, МПК А23С2/00 Способ
приготовления диетического творожного десерта [Текст] / Волкова О.П;
Фрампольская Т.В. № 99107414/13; заявл. 31.03.1999; опубл. 10.05.2001.
18. Пат. № 2181248 Российская Федерация, МПК А23С21/02 Напиток на
основе молочной сыворотки [Текст] / Волкова О.П; Фрампольская Т.В. №
99125359/13; заявл. 30.11.1999; опубл. 20.04.2002.
19. Пат. № 2082298 Российская Федерация, МПК А23С21/02 Способ
производства напитка из творожной сыворотки «Алена» [Текст] / Зобкова З.С.;
58
Фурсова Т.П. № 96110571/13; заявл. 27.05.1996; опубл. 27.06.1997.
20. Пат. № 2142711 Российская Федерация, МПК А23С9/00 Безлактазное
молоко, пищевой продукт и способы их получения [Текст] / Такемори Тошио №
97101663/13; заявл. 20.01.1997; опубл. 20.12.1999.
21. Пат. № 2057456 Российская Федерация, МПК А23G9/00 Состав для
мороженого [Текст] / Научно-производственное объединение «Агрохолодпром»
№ 93033564/13; заявл. 30.06.1993; опубл. 10.04.1996.
22. Пат. № 2057457 Российская Федерация, МПК А23G9/02 Состав для
мороженого [Текст] / Научно-производственное объединение «Агрохолодпром»
№ 93033563/13; заявл. 30.06.1993; опубл. 10.04.1996.
23. Пат. № 2173523 Российская Федерация, МПК А23С9/12 Композиция для
производства кисломолочного продукта [Текст] / Анисимова Т.И.; Кустов А.А. №
99113117/13; заявл. 22.06.1999; опубл. 20.09.2001.
24. Пат. № 2113127 Российская Федерация, МПК А23С9/12 Способ
производства кисломолочного продукта [Текст] / Жуков С.А.; Казаков А.В. №
97106210/13; заявл. 17.04.1997; опубл. 20.06.1998.
25. Пат. № 2113127 Российская Федерация, МПК А23С9/12 Способ
производства кисломолочного продукта [Текст] / Журов С.А.; Казаков А.В. №
97106210/13; заявл. 17.04.1997; опубл. 20.06.1998.
26. Пат. № 2192752 Российская Федерация, МПК А23С23/00 Композиция
для получения молочно-белковой массы «Солнышко» [Текст] / Литвинова Е.В.;
Орещенко А.В.; Дурнев А.Д. № 2000126557/13; заявл. 23.10.2000; опубл.
20.11.2002.
27. Пат. № 2097975 Российская Федерация, МПК А23С9/13 Способ
получения молочного продукта [Текст] / Журов С.А.; Казаков А.В. №
95121714/13; заявл. 22.12.1995; опубл. 10.12.1997.
28. Пат. № 2110924 Российская Федерация, МПК А23С23/00 Композиция
для производства желеобразного продукта и способ его производства [Текст] /
Зобкова З.С.; Парадарян И.М. № 96112084/13; заявл. 14.06.1996; опубл.
20.05.1998.
59
29. Пат. № 2144951 Российская Федерация, МПК С12G3/08 Способ
производства водки «Бухта спасения» [Текст] / Мигунов П.В. № 97116602/13;
заявл. 08.10.1997; опубл. 27.01.2000.
30. Пат. № 2113134 Российская Федерация, МПК А23L1/236 Подсластитель
«Голдсвит» для пищевых проуктов [Текст] / Смирнова И.В. № 96123790/13; заявл.
23.12.1996; опубл. 20.06.1998.
31. Пат. № 2134521 Российская Федерация, МПК А23L1/10 Способ
производства зерновых продуктов [Текст] / Аксенов В.И.; Яковцев В.И. №
95117015/13; заявл. 05.10.1995; опубл. 20.08.1999.
32. Пат. № 2098426 Российская Федерация, МПК С08В37/00 Полидекстроза,
способ ее получения и сладкий пищевой продукт [Текст] / Джордж Вейн Борден;
Реймонд Чарльз Гловаки № 93058661/04; заявл. 19.08.1993; опубл. 10.12.1997.
33. Байкова М.В, Дрюцкая С.М., Ярмалюк Е.К. Правда о газированных
напитках // В мире научных открытий. 2015. С. 148-152.
34. Гришина Е.О. Подсластители в сиропах и их характеристика //
Подсластители в сиропах и их характеристика. – 2016. №4-1. С. 101.
35. Другов, Ю. С. Контроль безопасности и качества продуктов питания и
товаров детского ассортимента [Электронный ресурс]: практическое руководство
/ Ю. С. Другов, А. А. Родин. - Эл. изд. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 440 с.
36. Заворохина Н. В. Сенсорный анализ продовольственных товаров на
предприятиях пищевой промышленности, торговли и общественного питания: Уч.
/ Заворохина Н.В., Голуб О.В., Позняковский В.М. - М.:НИЦ ИНФРА-М, 2016. 144 с.
37.
Канарская
З.А,
Демина
Н.В.
Тенденции
в
производстве
сахарозаменителей // Вестник Казанского технологического университета. – 2012.
Т. 15. №9. С. 145-153.
38. Лугова М.В. Выбор заменителя сахара и дозы внесения для
замороженного десерта, при сахарном диабете I и II типа // Fghj,fwbz/ - 2017. №2.
С.29-31.
60
39. Неверова О. А. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растит.
происхожд.: Учеб. / О.А.Неверова, А.Ю.Просеков и др. - М.: НИЦ ИНФРА-М,
2014. - 318 с.
40. Омаров Р.С. Основы рационального питания [Электронный ресурс]:
учебное пособие / Р.С. Омаров, О.В. Сычева. – Ставрополь: АГРУС
Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2014. – 80 с.
41. Позняковский В. М. Безопасность продовольственных товаров (с
основами нутрициологии) [Текст]: Учебник/Позняковский В. М. - М.: НИЦ
ИНФРА-М, 2015. - 271 с.
42. Рубина Е. А. Микробиология, физиология питания, санитария: Учебное
пособие/Рубина Е. А., Малыгина В. Ф. - 2 изд., испр. и доп. - М.: Форум, НИЦ
ИНФРА-М, 2015. - 240 с.
43.
Руководство
по
методам
контроля
качества
и
безопасности
биологически активных добавок к пище [Текст].- М.: Федеральный центр
госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 240 с.
44. Сидоров Е.П., Тарасова Л.Н., Сидорова К.Е. Выявление скрытой
аллергии на продукты питания // Вестник российского университета дружбы
народов. серия: экология и безопасность жизнедеятельности. – 2014. №2. С. 85-88.
45. Травень, В. Ф. Органическая химия [Электронный ресурс]: учебное
пособие для вузов: в 3 т. Т. III / В. Ф. Травень. - 3-е изд. (эл.). - М.: БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2013. - 388 с.
46. Чу У. Почему аспартам не способствует снижению весу // Сахар. – 2016.
№12. С. 52.
47. Шерякова Ю.А., Хишова О.М. Подсластители в сиропах и их
характеристика // вестник фармации. – 2014. «2. С. 106-111.
48. Сухенко Ю.Г., Муштрук М.М., Смик С.Ю. Технологія виробництва
сирної маси з додаванням аспартаму // Мир науки и инноваций. 2015. Т.5. С. 1519.
49. Grembecka M., Baran P., Baewicz A., Fijaek Z., Szefer P. Simultaneous determination of aspartame, acesulfame-K, saccharin, citric acid and sodium benzoate in
61
various food products using HPLC-CAD-UV/DAD//European Food Research and
Technology.-2014.-Vol.238,N 3.-P. 357-365.-Англ.-Bibliogr.: p.364-365.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа