Пищевые продукты

Важным показателем безопасности и пригодности к использованию пищевых продуктов является соответствие содержания в них различных компонентов (ионов металлов, анионов и органических соединений) существующим санитарно-гигиеническим нормам. С другой стороны – присутствие некоторых компонентов служит свидетельством подлинности минеральных вод, вин, коньяков, например присутствие в винах и коньяках ряда ионов металлов или галловой кислоты свидетельствует об их подлинности. Можно упомянуть и другие задачи – определение нитрат-монов в бахчевых культурах, аскорбиновой кислоты в фруктовых соках, алюминия в напитках, расфасованных в алюминиевые банки. В последнее время для повышения пищевой ценности продуктов питания часто используют биологически активные добавки; важно обеспечить надежный контроль их качества и количеств.

Для оценки безопасности и контроля качества пищевой продукции и продовольственного сырья в них определяют различные загрязняющие вещества (микотоксины, пестициды, нитрозоамины, биогенные амины, антибиотики, гормоны, тяжелые металлы и токсичные элементы и др.), пищевые добавки (консерванты, антиоксиданты, красители, подслащивающие вещества и др.), витамины. В большинстве стран разработаны нормативные требования, ограничивающие допустимое содержание остаточных количеств загрязняющих веществ и химических добавок в пищевых продуктах и продовольственном сырье, и разработаны стандартные аналитические методики. Сложность анализа пищевых продуктов заключается в том, что необходимо определять очень низкие концентрации веществ и элементов в присутствии огромного количества компонентов матрицы. Анализ пищевых продуктов чаще всего выполняют хроматографическими методами (ГХ, ВЭЖХ, ГХ/МС, ВЭЖХ/МС, ТСХ), а также методоми ИК- и УФ- спектроскопии, атомной абсорбции. Способы извлечения микрокомпонентов из продуктов питания и продовольственного сырья те же, что и в анализе других твердых образцов. После гомогенизации образца представляющие интерес микрокомпоненты выделяют с помощью жидкостной экстракции из твердых матриц, сверхкритической флюидной экстракции, сухой или мокрой минерализацией. Для разложения образцов часто используют микроволновые системы пробоподготовки для хроматографии и атомной абсорбции. В процессе дальнейшей пробоподготовки микрокомпоненты освобождают от белковых компонентов, осаждают белки и проводят их последующее концентрирование. Чаще всего прибегают к таким методам концентрирования как жидкость-жидкостная экстракция, твердофазная экстракция, перегонка с водяным паром и парофазный анализ. Ниже приведены примеры выделения и концентрирования различных загрязняющих веществ из пищевых продуктов.

Микотоксины представляют собой вторичные метаболиты плесневых грибов. Они отличаются высокой токсичностью, многие из микотоксинов обладают канцерогенными, мутагенными и тератогенными свойствами. Среди микотоксинов, представляющих реальную опасность для здоровья человека, высокими токсичными свойствами и широким распространением отличаются афлотоксины, патулин, охратоксины и зеараленон.

Основным методом выделения микотоксиновой фракции из образца является жидкостная экстракция из твердой матрицы. В твердых растительных образцах микотоксины часто находятся в связанном виде с белками, что затрудняет их извлечение. Поэтому для повышения степени извлечения микотоксинов экстракцию проводят полярными органическими расворителями: ацетонитрилом, ацетоном, спиртами и их смесями с водой. Так, в стандартной российской методике микотоксины извлекают из проб водно-ацетонитрильным раствором при соотношении масса пробы – объем экстрагента 1:5. Для предупреждения потерь экстракцию проводят при комнатной температуре. Дальнейшую подготовку проб для хроматографического определения микотоксинов проводят методом тверофазной экстракции на концентрирующих патронах Диапак. Она включает предварительную очистку водно-ацетонитрильного экстракта на патроне Диапак А-3, концентрирование элюата упариванием и окончательную очистку на патронах Диапак Н или Диапак С. Водорастворимый микотоксин патулин извлекают из осветленных соков и напитков пропусканием их через патрон Диапак П-3. Затем патулин элюируют с патрона этилацетатом, упаривают на роторном испарителе при температуре не выше 40°С до объема 0,5 мл, добавляют 2,5 мл бензола и проводят окончательную очистку пробы на патроне Диапак С.

Интересный прием экстракционного концентрирования предложен для охратоксинов, представляющих собой производные изокумарина, связанные пептидной связью с L-фенилаланином и способные в слабощелочной среде образовывать водорастворимые соли. Обработанный слабой органической кислотой продукт экстрагируют хлороформом, затем проводят реэкстракцию водным раствором гидрокарбоната натрия, реэкстракт подкисляют и снова проводят экстракцию хлороформом. Использование такого приема позволяет практически полностью удалить белковую и липидную матрицу.

Пестициды. Стандартная методика извлечения остаточных количеств пестицидов из фруктов и овощей включает последовательное выполнение следующих операций. Образец (50 г) гомогенизируют с 100 мл ацетонитрила, добавляют 10 г NaCl и снова гомогенизируют в течение 5 мин. Полученную суспензию центрифугируют с высокой скоростью в течение 5 мин, отбирают 10 мл полученного (ацетонитрильного) раствора, выпаривают полученный раствор до объема 5 мл в токе азота при 35°С и пропускают через патрон для ТФЭ (ENVI-Carb). Пестициды элюируют с патрона 20 мл смеси ацетонитрил:толуол (3:1), упаривают на роторном испарителе до 2 мл и анализируют полученный концентрат методом капиллярной газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектором.

Летучие органические соединения (ЛОС) могут попадать в пищевые продукты из полимерной упаковки и этикеток, при технологической обработке продуктов, а также образовываться в процессе длительного хранения в соответствующих условиях. Речь идет о мономерах, растворителях, краске, пластификаторах.

Выделение ЛОС из полимеров и концентрирование чаще всего осуществляют в статической установке для парофазного анализа. Образцы исследуемых полимеров (~ 1г) нагревают в стеклянных емкостях с 200 мл воды, отбирают парогазовую фазу, которую анализируют методом ГХ/МС. В образцах полимеров, используемых для упаковки пищевых продуктов, обнаружили более 20 ЛОС: альдегиды, кетоны, спирты, фталаты, винилхлорид, ароматические и хлорсодержащие углеводороды.

Метод статического парофазного анализа с последующим газохроматографическим анализом концентрата используют для определения ЛОС и в алкогольной продукции.

Металлы и металлорганические соединения определяют в пищевых продуктах после минерализации проб методом сухого или мокрого озоления. Для интенсификации процесса применяют СВЧ-минерализаторы, в частности отечественный СВЧ-минерализатор МИНОТАВР-1 фирмы «Люмэкс».

Для определения Cd, Co, Cu, Ni, Pb и Zn в пищевом сырье и пищевых продуктах разработана методика проточного сорбционно-атомно-абсорбционного с концентрированием на сорбенте ДЭТАТА. Методика включает автоклавное разложение образцов, концентрирование ионов металлов на сорбенте ДЭТАТА в проточной системе и введение концентрата в распылитель спектрометра ААС в режиме on-line.