Способ контроля качества меда
Владельцы патента RU 2477469:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) (RU)
Изобретение относится к способам анализа пищевых продуктов, а именно к способам оценки качества меда, и может быть использовано в пищевой промышленности для распознавания натурального и фальсифицированного продукта. Способ включает количественное определение содержания в меде химического индикатора - пероксида водорода, количественное содержание которого в меде определяют йодометрически реакцией с йодидом калия, при этом количество выделившегося йода в виде комплексного аниона регистрируют методом электронной абсорбционной спектроскопии и рассчитывают содержание пероксида водорода в меде в мг на кг, что позволяет отличить натуральный мед от искусственного, так как в натуральных медах содержание пероксида водорода составляет не менее 4 мг/кг, а в искусственном меде пероксид водорода отсутствует. Достигается упрощение и высокая чувствительность определения. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к способам анализа пищевых продуктов, а именно к способам оценки качества меда, и может быть использовано в пищевой промышленности для распознавания натурального и фальсифицированного продукта, а также в практике научно-исследовательских работ при изучении биологических свойств меда.
Пчелиный мед - это высокопитательный пищевой продукт, обладающий уникальными целебными и бактерицидными свойствами (Аганин А.В. Мед и его исследование. г.Саратов, Изд-во Саратовского ун-та, 1985 г., 152 с.). Углубленный интерес к свойствам меда и попытки объяснения их уникальности имеют многовековую историю.
Однако с качеством потребляемого населением во всех странах пчелиного меда возникают большие проблемы. Сведения о фальсификациях меда впервые появились еще в 1855 г. (Амос Рут в своей "Энциклопедии пчеловодства" (1876) цитирует книгу Гасселя "Обнаружение фальсификации", 1855). За прошедшие годы приемы фальсификации совершенствовались, и подделанный мед стало трудно отличать от натурального не только органолептически, но и при лабораторных исследованиях, поэтому в настоящее время все острее стоит проблема с проведением всесторонней экспертизы качества пчелиного меда.
Известно большое количество способов определения качества меда, но большинство из них являются чисто качественными и малоинформативными (Чепурной И.П. Экспертиза качества меда. Учебно-методическое пособие. М.: изд. дом «Дашков и К°», 2002 г.).
Наиболее близким к предлагаемому способу контроля качества меда является способ количественного определения содержания в меде оксиметилфурфурола (ОМФ) в соответствии с ГОСТ 19792-2001 (Межгосударственный стандарт. Мед натуральный. Технические условия - прототип). Способ основан на колориметрическом анализе ОМФ в присутствии барбитуровой кислоты и пара-толуидина. Способ осуществляют следующим образом: готовят 0,5%-ный водный раствор барбитуровой кислоты (барбитуровую кислоту предварительно сушат при 105°С в течение часа), 10%-ный раствор пара-толуидина в 10%-ном растворе уксусной кислоты в изопропаноле и 20%-ный водный раствор меда. В две чистые сухие пробирки наливают по 2 см3 раствора меда и по 5 см3 раствора пара-толуидина. В одну пробирку добавляют 1 см3 дистиллированной воды, перемешивают и заливают в контрольную кювету. В другую пробирку добавляют 1 см3 раствора барбитуровой кислоты, перемешивают и заполняют вторую кювету. Измеряют экстинкцию раствора и рассчитывают содержание ОМФ в пробе меда. Содержание ОМФ в 1 кг меда не должно превышать 25 мг.
Способ-прототип позволяет достаточно надежно распознавать натуральный мед и оценивать его качество, так как содержание ОМФ является основным критерием для установления сроков хранения пчелиного меда и для выявления его фальсификатов (например, введение в пчелиный мед крахмальной или свекловичной патоки приводит к резкому повышению содержания ОМФ). Недостатками способа-прототипа являются сложность и длительность, необходимость использования токсичных и дорогостоящих реагентов и высокая трудоемкость.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка не менее надежного способа контроля качества меда, но значительно менее сложного и трудоемкого и отличающегося высокой чувствительностью.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом контроля качества меда, включающим количественное определение содержания в меде химического индикатора, в котором в качестве химического индикатора используют пероксид водорода, количественное содержание которого в меде определяют йодометрически реакцией с йодидом калия, при этом количество выделившегося йода в виде комплексного аниона регистрируют методом электронной абсорбционной спектроскопии и рассчитывают содержание пероксида водорода в меде в мг на кг, что позволяет отличать натуральный мед от искусственного, так как в натуральных медах содержание пероксида водорода составляет не менее 4 мг/кг, а в искусственном меде пероксид водорода отсутствует.
Предлагаемый способ позволяет различать мед по ботаническому происхождению, так как различные ботанические виды меда содержат разное количество пероксида водорода, а именно: содержание пероксида водорода в липовом меде составляет 9-14 мг/кг, в гречишном меде - 8-10 мг/кг, в меде разнотравья - 7-13 мг/кг, в донниковом меде - 5-6 мг/кг, в подсолнечниковом меде - 4-5 мг/кг.
Предлагаемый способ позволяет различать мед по срокам хранения, так как содержание пероксида водорода в натуральных медах уменьшается по мере хранения со средней скоростью от 4.0·10-4 до 7.0·10-4 мг/кг·сут в зависимости от ботанического происхождения.
Пероксид водорода (ПВ) является одним из главных факторов, обусловливающих бактерицидное действие меда. ПВ образуется в меде под воздействием глюкооксидазы - фермента, вырабатываемого глоточными железами пчел. В результате катализируемого глюкооксидазой окисления глюкозы образуются глюконовая кислота и ПВ (Аганин А.В. Мед и его исследование. Изд-во Саратовского ун-та, 1985 г., с.53; White J.W., Subers M.H. Studies on Honey Inhibine. 2. A Chemical Assay. Journal of Apicultural Research, 2(2), 1963, p.93-100).
Известные данные о содержании ПВ в меде были получены сложным и трудоемким методом, требующим использования дорогостоящих реактивов: фермент пероксидаза и 3,3'-диметоксибензидин (White J.W., Subers M.H. Studies on Honey Inhibine. 2. A Chemical Assay. Journal of Apicultural Research, 2(2), 1963, p.93-100). Данный способ применялся в научных исследованиях при изучении биологических свойств меда, но для проведения экспертной оценки медов он непригоден.
В предлагаемом способе контроля качества меда для количественного определения содержания ПВ был выбран йодометрический метод. При взаимодействии йодида калия с ПВ в кислой среде выделяется молекулярный йод, который с избытком йодид-аниона образует комплексный анион .
В качественных йодометрических методах определения окислителей, в том числе ПВ, выделившийся йод фиксируется по появлению синей окраски с раствором крахмала (см., например, ГОСТ 24067-80 Межгосударственный стандарт. Молоко. Метод определения перекиси водорода). В количественных методах выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия, но в качестве индикатора также используют крахмал, что приводит к большим сложностям при определении точки эквивалентности, так как в данном случае титруют не до появления окраски (как это обычно бывает), а до исчезновения окраски, но образующееся соединение йода с крахмалом очень медленно реагирует с тиосульфатом натрия и анализируемый раствор легко перетитровать (С.К.Пискарева, К.М.Барашков, К.М.Ольшанова. Аналитическая химия. Учебник для средних спец. учебн. заведений, 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1994, 384 с.).
В заявленном способе контроля качества меда образующийся анион I3 - регистрируется методом электронной абсорбционной спектроскопии (длина волны регистрации λmax=351 нм, коэффициент молярного погашения растворов ε (I3 -)=26400 л·моль-1·см-1), что позволило достичь высокой чувствительности определения ПВ - до значения 0.1 мг ПВ на 1 кг меда, что соответствует 10-5% ПВ.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
К навеске образца меда массой 1 г (mнав) добавляют дистиллированную воду до объема 2 мл (для быстрого растворения можно дополнительно использовать перемешивающие устройства). К 1 мл полученного раствора меда (оставшийся второй 1 мл этого раствора используют для параллельного определения) приливают 1 мл раствора серной кислоты (0.2 моль/л), продувают углекислым газом или иным тяжелым инертным газом с целью вытеснения кислорода и смешивают с 2 мл также обескислороженного 5%-ного (масс.) водного раствора иодида калия, после чего проводят повторное продувание углекислым газом. Полученный аналитический раствор (4 мл, содержащие 1/2 mнав) оставляют при температуре 20-22°С в темноте на сутки (для гарантии полного завершения реакции выделившегося йода с избытком йодид-аниона с образованием комплексного аниона ). Затем с использованием типового спектрофотометра, настроенного на диапазон длин волн 300-800 нм, записывают электронные спектры каждого из образцов и проводят определение оптической плотности аналитических растворов (D) при значении длины волны 351 нм. Из найденного значения D необходимо вычесть собственное поглощение раствора соответствующего образца меда (Dм), аналогичным образом разбавленного дистиллированной водой, в том же спектральном диапазоне (либо использовать такой раствор в качестве сравнительной кюветы). (Измерение D позволяет определять концентрацию ПВ (СПВ) в аналитическом растворе в моль/л: СПВ=(D-Dм)/ε·l). В качестве «холостого опыта» для анализа вместо 1 мл раствора меда берут 1 мл дистиллированной воды и далее аналогично описанному подкисляют, обескислороживают, добавляют раствор иодида калия и выдерживают в темноте (в сравнительную кювету наливают дистиллированную воду).
Содержание ПВ в меде в мг на кг (ω) рассчитывают по формуле:
ω=[(D-Dм)/ε·l]·М/mнав·V·1000,
где
D - показание спектрофотометра для аналитического раствора меда на длине волны 351 нм;
Dм - показание спектрофотометра на длине волны 351 нм для контрольного раствора меда (без добавления реагентов);
ε - коэффициент молярного погашения , ε=26400 л·моль-1·см-1);
l - ширина кюветы, см;
М - молярная масса ПВ, г/моль (34 г/моль);
mнав - навеска меда, г;
V - объем раствора, содержащего навеску меда mнав, мл (V=8 мл);
1000 - коэффициент для пересчета содержания ПВ в меде в мг на кг.
Предлагаемый способ был разработан в результате исследования большого количества образцов натурального пчелиного меда различного ботанического и территориального происхождения, а также образцов искусственно приготовленного меда. Объектами исследования служили образцы натурального меда из лаборатории ветеринарной санитарии в пчеловодстве ГНУ ВНИИВСГЭ, отобранные для экспертизы и сертификации с целью дальнейшей реализации на Московской весенней ярмарке 2011 года, и образцы искусственного меда, приготовленные в указанной лаборатории. Пробы меда отбирали согласно ГОСТ 19792-2001 «Мед натуральный. Технические условия». Определение количественного содержания ПВ проводили в ИХФ РАН. Всего было исследовано 92 образца меда.
В таблице 1 приведены полученные результаты количественного определения ПВ в образцах меда различного ботанического и территориального происхождения, а также искусственного меда.
| Таблица 1 | ||
| Содержание ПВ (мг/кг) в различных медах. | ||
| № п/п | Исследуемые образцы меда | Количество ПВ, мг/кг |
| 1 | Донниковый (Саратовская область) | 5.68 |
| 2 | Гречишный (Курская область) | 8.54 |
| 3 | Донниковый (Волгоградская область) | 5.70 |
| 4 | Липовый (Саратовская область) | 10.85 |
| 5 | Липовый (Краснодарский край) | 10.97 |
| 6 | Гречишный (Курская область) | 9.85 |
| 7 | Подсолнечниковый (Ростовская область) | 5.30 |
| 8 | Подсолнечниковый (Краснодарский край) | 4.30 |
| 9 | Подсолнечниковый (Краснодарский край) | 4.86 |
| 10 | Подсолнечниковый (Краснодарский край) | 4.50 |
| 11 | Гречишный (Воронежская область) | 8.03 |
| 12 | Гречишный (Курская область) | 8.70 |
| 13 | Липовый (Республика Марий Эл) | 9.40 |
| 14 | Липовый (Вятка) | 9.04 |
| 15 | Липовый (Саратовская область) | 14.25 |
| 16 | Разнотравье лесной | 7.20 |
| 17 | Разнотравье таежный | 7.00 |
| 18 | Разнотравье луговой | 13.50 |
| 19 | Искусственный мед №1 | 0.10 |
| 20 | Искусственный мед №2 | 0 |
| 21 | Искусственный мед №3 | 0 |
| 22 | Искусственный мед №4 | 0.09 |
| 23 | Искусственный мед №5 | 0 |
Как видно из таблицы 1, максимальное количество ПВ, определенное в пробах искусственного меда, не превышает 0.1 мг/кг (обычно результат измерений не отличался от контрольного образца, не содержащего меда), что находится в пределах чувствительности способа, тогда как количество ПВ в образцах натурального меда колебалось от 14.25 до 4.30 мг/кг, то есть предлагаемый способ позволяет надежно различать натуральный мед и искусственный, что является чрезвычайно существенным критерием при экспертной оценке меда.
Из представленных данных видно, что мед различного ботанического происхождения содержит разное количество ПВ. Наибольшее количество ПВ содержится в липовом и луговом меде, самое малое - в подсолнечниковом. Существенно, что количество ПВ в образцах из разных территорий, но одного ботанического происхождения близки по количественным значениям, то есть предлагаемый способ позволяет различать мед по ботаническому происхождению.
Известно, что в процессе хранения или при нагревании бактерицидное действие меда ослабевает (Аганин А.В. Мед и его исследование. Изд-во Саратовского ун-та, 1985 г., с.54). Нами было изучено влияние сроков хранения, нагревания и облучения дневным светом на содержание ПВ в различных медах.
Замеры проводили через 1, 5, 6, 7, 8 и 9 месяцев от даты откачивания (см. таблицу 2). Одновременно исследовалась кинетика убыли ПВ в пробах и вычислялась скорость уменьшения концентрации ПВ в медах различного ботанического происхождения.
В результате проведенных исследований было установлено, что скорость убыли ПВ во всех испытанных ботанических видах меда, кроме липового (изначально содержащего наибольшее количество ПВ), по мере хранения заметно увеличивается, что видно из сравнения скорости уменьшения содержания ПВ в первые 6 месяцев хранения и средней скорости за 9 месяцев хранения (см. таблицу 2). Как видно из таблицы 2, через 9 месяцев хранения содержание ПВ в различных видах меда уменьшилось не менее чем на 50%, что позволяет использовать предлагаемый способ для оценки сроков хранения меда.
В таблице 3 приведены результаты исследования влияния нагревания (на водяной бане при 95°С в течение 4 часов) на содержание ПВ в образцах меда.
Из данных таблицы 3 видно, что после нагревания проб меда содержание ПВ резко снижается, так как под воздействием высоких температур происходит быстрый распад имеющегося ПВ.
| Таблица 2 | |||||||||
| Содержание ПВ (мг/кг) в различных медах в зависимости от длительности хранения. Скорости уменьшения содержания ПВ (мг/кг·сут). | |||||||||
| № п/п | Исследуемые образцы меда | Количество ПВ (мг/кг) в зависимости от сроков хранения (месяц) | Скорость уменьшения содержания ПВ, мг/кг·сутки | ||||||
| 1 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | Средняя за первые 6 мес. | Средняя за 9 мес. | ||
| 1 | Гречишный (Курская область) | 8.5 | 7.0 | 6.7 | 6.6 | 4.9 | 4.5 | 12·10-4 | 15·10-4 |
| 2 | Липовый (Саратовская область) | 10.8 | 8.4 | 7.0 | 6.1 | 4.8 | 4.0 | 23·10-4 | 21·10-4 |
| 3 | Донниковый (Волгоградская область) | 6.0 | 5.7 | 3.7 | 2.8 | 2.1 | 2.0 | 14·10-4 | 15·10-4 |
| 4 | Подсолнечниковый (Ростовская область) | 5.3 | 4.5 | 3.9 | 3.6 | 3.2 | 2.9 | 6.2·10-4 | 9.8·10-4 |
| 5 | Разнотравье (лесной) | 7.0 | 7.0 | 5.3 | 4.0 | 2.1 | 2.1 | 11·10-4 | 24·10-4 |
| Таблица 3 | |||
| Влияние нагревания меда на содержание ПВ. | |||
| № п/п | Исследуемые образцы меда | Количество ПВ до нагревания, мг/кг | Количество ПВ после нагревания, мг/кг |
| 1 | Липовый (Краснодарский край) | 11.0 | 1.9 |
| 2 | Подсолнечниковый (Ростовская область) | 4.9 | 0.2 |
| 3 | Подсолнечниковый (Краснодарский край) | 4.3 | 0.2 |
| 4 | Подсолнечниковый (Краснодарский край) | 4.9 | 1.4 |
| 5 | Гречишный (Курская область) | 8.7 | 2.4 |
| 6 | Липовый (Вятка) | 9.0 | 1.5 |
В таблице 4 приведены результаты исследования влияния облучения дневным светом на содержание ПВ в образцах меда: образцы меда различного ботанического происхождения хранили при комнатной температуре 4 месяца в темноте и на свету (освещенность, близкая к бытовым условиям).
| Таблица 4 | |||
| Влияние дневного света на содержание ПВ в образцах меда. | |||
| № п/п | Ботаническое происхождение меда | Количество ПВ при хранении в темноте, мг/кг | Количество ПВ при хранении на свету, мг/кг |
| 1 | Луговой | 13.3 | 4.9 |
| 2 | Липа | 14.3 | 9.9 |
| 3 | Шалфей | 5.1 | 2.9 |
| 4 | Донник | 6.0 | 5.1 |
Из данных таблицы 4 видно, что после облучения проб меда дневным светом во всех исследованных случаях, но не так резко, как при нагревании или длительном хранении, содержание ПВ снижается.
Таким образом, предлагаемый способ контроля качества меда позволяет надежно различать натуральный мед и искусственный, позволяет различать мед по ботаническому происхождению, позволяет оценивать степень сохранности медом его природных целебных свойств, так как позволяет выявлять продукт, подвергшийся длительному хранению или освещению, или даже однократному нагреванию. Способ отличается высокой чувствительностью - 10-5% ПВ - и при этом является более простым, менее трудоемким и не требующим использования токсичных и дорогостоящих реагентов.
1. Способ контроля качества меда, включающий количественное определение содержания в меде химического индикатора, отличающийся тем, что в качестве химического индикатора используют пероксид водорода, количественное содержание которого в меде определяют йодометрически реакцией с йодидом калия, при этом количество выделившегося йода в виде комплексного аниона 
регистрируют методом электронной абсорбционной спектроскопии и рассчитывают содержание пероксида водорода в меде в мг на кг, что позволяет отличать натуральный мед от искусственного, так как в натуральных медах содержание пероксида водорода составляет не менее 4 мг/кг, а в искусственном меде пероксид водорода отсутствует.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он позволяет различать мед по ботаническому происхождению, так как различные ботанические виды меда содержат разное количество пероксида водорода, а именно: содержание пероксида водорода в липовом меде составляет 9-14 мг/кг, в гречишном меде - 8-10 мг/кг, в меде разнотравия - 7-13 мг/кг, в донниковом меде - 5-6 мг/кг, в подсолнечниковом меде - 4-5 мг/кг.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он позволяет различать мед по срокам хранения, так как содержание пероксида водорода в натуральных медах по мере хранения уменьшается со средней скоростью от 4,0·10-4 до 7,0·10-4 мг/кг·сутки в зависимости от ботанического происхождения.
