Материал и методы
На основе проведенного анализа существующих аналитических способов определения содержания сахаров/углеводов в пищевой продукции в целом и в безалкогольных напитках в частности для проведения экспериментальных исследований были выбраны и применены основанные на редуцирующей способности сахаров по отношению к ионам Cu (II) метод Бертрана и метод Бертрана-Шорля, а также дополнительно для безалкогольных напитков промышленного производства - метод, описанный в МУ 10-05031531-372-93, оценивающий содержание углеводов в напитках как разницу общего содержания в них сухих веществ и сухих веществ, вносимых кислотами. Эти методы отличаются простотой выполнения, не требуют высоких трудозатрат и дорогостоящих приборных решений и при этом могут обеспечить достаточную точность при оценке содержания углеводов в напитках аналитическим путем.
Сравнительная оценка содержания сахаров разными способами выполнена на образцах модельных растворов (30 образцов) с различным содержанием и соотношением сахаров (сахарозы, глюкозы, фруктозы) в концентрации от 0,2 до 15,0%, смесей сахарозы и фруктозы/глюкозы и в образцах напитков промышленного производства (17 образцов), изготовленных с использованием сахара, сахаров [глюкозно-фруктозного сиропа (ГФС)], подсластителей, смеси сахара с подсластителями. Образцы напитков были приобретены в торговой сети и разбиты на 3 группы: напитки безалкогольные - 10 образцов (на сахаре, на сахаре с добавлением концентрированных соков, на ГФС, на смеси сахара с подсластителями, на подсластителях), тонизирующие - 2 образца (на сахаре с подсластителями, на подсластителях), энергетические - 5 образцов (на сахаре, на ГФС). Исследования проводили в трех повторностях, погрешность определения составляла не более 2 %.
Результаты и обсуждение
На первом этапе исследований определяли сахара на модельных водных растворах с различным составом и соотношением сахаров методом Бертрана в соответствии с ГОСТ 13192-73 и методом Бертрана-Шорля.
Для модельных растворов, содержащих сахарозу, одну или в комбинации с глюкозой или фруктозой, при применении метода Бертрана-Шорля инверсию проводили двумя способами - в соответствии с ГОСТ 13192-73 и ГОСТ 6687.2-90.
Метод, описанный в ГОСТ 13192-73, основан на восстановлении инвертным сахаром окисной формы меди в растворе Фелинга в закисную. Последнюю переводят в окисную с помощью сернокислой окиси железа. Образовавшуюся закись железа определяют перманганатометрически. При этом инверсия проводится раствором соляной кислоты массовой концентрацией 20 г/100 см3 на водяной бане при 67-69 °С в течение 5 мин.
Инверсию растворов сахаров по ГОСТ 6687.2-90 проводят раствором соляной кислоты с массовой долей 8,49% на кипящей водяной бане в течение 1 ч.
Результаты показывают, что в модельных растворах, содержащих сахарозу или смеси сахарозы с фруктозой или глюкозой в различных концентрациях, наиболее подходящим методом определения общих сахаров оказался метод Бертрана-Шорля с инверсией по ГОСТ 6687.2-90. Отклонение от реального содержания сахаров в модельных растворах в этом случае было наименьшим (табл. 1).
)
)
Определение сахаров в модельных растворах, содержащих только фруктозу или глюкозу, также показало достаточную точность метода Бертрана-Шорля: отклонения от содержания добавленной в модельный раствор фруктозы/глюкозы наблюдались лишь при высокой концентрации добавленных сахаров (свыше 10 г/100 мл) и составляли ±0,1 г/100 мл. Результаты представлены в табл. 2.
)
На следующем этапе работы оценивали содержание углеводов в образцах напитков промышленного производства. Суммарное содержание углеводов определяли в соответствии с МУ 10-05031531-372-93. Также в образцах оценивали общее содержание сахаров методами Бертрана и Бертрана-Шорля. При этом особое внимание уделялось проведению инверсии, так как режимы ее проведения значительно влияют на конечный результат. Необходимо отметить, что инверсия сахарозы, происходящая в кислой среде, характерной для безалкогольных напитков, может приводить в процессе их хранения к росту значений содержания сухих веществ на 2-4%. Это необходимо иметь в виду при оценке содержания углеводов в продукте с использованием МУ 10-05031531-372-93, где измерение сухих веществ напитка является одним из ключевых этапов проведения исследования, и сравнении полученного значения с расчетным, заявленным в маркировке. Результаты исследований напитков промышленного производства представлены в табл. 3.
)
)
Как видно из представленных данных, полученные результаты определения содержания углеводов или сахаров (как основной углеводной составляющей напитка) отличаются от указанного в маркировке. Различия находятся на уровне от -0,2 до +0,4 г/100 мл при использовании методики из МУ 10-05031531-372-93, на уровне от -2,6 до +0,8 г/100 мл при использовании метода Бертрана и на уровне от -2,7 до +0,1 г/100 мл при использовании метода Бертрана-Шорля.
Наиболее значительные отличия получены для тонизирующих напитков и тонизирующих энергетических напитков - от -2,7 до +0,3 г/100 мл в зависимости от метода. Скорее всего, это связано с компонентами, входящими в их состав, такими как гуммиарабик, эфиры глицерина и смоляных кислот, кофеин, чай мате и т.д., влияющими на пищевую матрицу. Для остальных безалкогольных напитков отличия измеренных концентраций углеводов от указанного в маркировке содержания находятся на уровне от -0,1 до +0,8 г/100 мл. При этом обращает на себя внимание, что для тонизирующих напитков (в том числе энергетических) более характерны и наиболее велики отрицательные отклонения.
На уровне концентраций углеводов, наиболее чувствительных с точки зрения акцизного налогообложения (5 г/100 мл - граница отнесения напитков к "сахаросодержащим", образцы 5-9), содержание углеводов, полученное различными способами, отличается от заявленного в маркировке на -0,2/+0,4 г/100 мл.
Заключение
На основании полученных данных наилучшее совпадение измеренного и указанного в маркировке (устанавливается изготовителем расчетным путем исходя из рецептуры и учитывает все углеводные составляющие напитка) содержания углеводов в напитках наблюдается при применении методики из МУ 10-05031531-372-93 (-0,2 до +0,4 г/100 мл). Несколько большее расхождение наблюдается при применении метода Бертрана-Шорля (-2,7 до +0,1 г/100 мл) и метода Бертрана (-2,6 до +0,8 г/100 мл). При этом максимальные различия при применении методов Бертрана и Бертрана-Шорля наблюдаются для напитков, имеющих более сложный компонентный состав, таких как тонизирующие и тонизирующие энергетические. Целесообразна доработка этих методов (в первую очередь метода Бертрана-Шорля) в части подобных напитков. При этом следует понимать, что данные методы измеряют сумму сахаров - базовую углеводную составляющую напитков, но другие углеводы, возможно, также содержащиеся в напитках, не учитываются.
На настоящий момент (до доработки метода Бертрана-Шорля) наиболее подходящим аналитическим способом оценки содержания углеводов в напитках (и при этом наиболее простым и недорогим в исполнении) представляется метод из МУ 10-05031531-372-93, основанный на измерении содержания сухих веществ и кислотности напитка и вычитания одного из другого. При этом для оценки корректности маркировки в части содержания углеводов, в том числе в целях акцизного регулирования, нужно учитывать, что отклонение от расчетных значений содержания углеводов в напитках при исследовании с применением данного метода может составлять до 10%. Приоритетным же остается расчетный путь определения содержания углеводов в напитке, как полностью учитывающий его углеводную составляющую.
Литература
1. Руководство по потреблению сахаров взрослыми и детьми. Резюме. Женева : ВОЗ, 2015. 49 с. URL: https://www.who.int/publications/i/item/9789241549028
2. Сергеева В.А. Скрытые (добавленные) сахара и явные риски для сердечно-сосудистой системы: обзор литературы // CardioСоматика. 2023. Т. 14, № 2. С. 105-114. DOI: https://doi.org/10.17816/CS399808
3. Ma Y., He F.J., Yin Y., Hashem K.M., MacGregor G.A. Gradual reduction of sugar in soft drinks without substitution as a strategy to reduce overweight, obesity, and type 2 diabetes: a modelling study // Lancet Diabetes Endocrinol. 2016. Vol. 4, N 2. Р. 105-114. DOI: https://doi.org/10.1016/S2213-8587(15)00477-5
4. Павловская Е.В. Влияние избыточного потребления сахара на здоровье детей // Вопросы практической педиатрии. 2017. Т. 12, № 6. С. 65-69. DOI: https://doi.org/10.20953/1817-7646-2017-6-65-69
5. Михайличенко К.А., Бабенко А.И., Андреева О.В. Акциз на сахаросодержащие напитки: pro et contra // Вектор экономики. 2023. № 4 (82). DOI: https://doi.org/10.51691/2500-3666_2023_4_15
6. Allais O., Enderli G., Sassi F., Soler L.G. Effective policies to promote sugar reduction in soft drinks: lessons from a comparison of six European countries // Eur. J. Public Health. 2023. Vol. 33, N 6. Р. 1095-1101. DOI: https://doi.org/10.1093/eurpub/ckad157
7. Cullum A. Developing food-based dietary recommendations in the UK // Proc. Nutr. Soc. 2024. Vol. 83, N 1. Р. 55-61. DOI: https://doi.org/10.1017/S0029665123003658
8. Emmert-Fees K.M.F., Amies-Cull B., Wawro N., Linseisen J., Staudigel M., Peters A. et al. Projected health and economic impacts of sugar-sweetened beverage taxation in Germany: a cross-validation modelling study // PLoS Med. 2023. Vol. 20, N 11. Article ID e1004311. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1004311
9. Нутриентные профили соков (справочник). Москва : Планета, 2020. 176 с. ISBN 978-5-6044171-5-7.
10. Хомич Л.М., Мильруд В.Е. Методические аспекты определения (оценки) содержания углеводов в соковой продукции при вынесении информации для потребителей на упаковку // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 2. С. 81-92. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-2-81-92
11. Чернобровина А.Г., Куликова Н.Е., Роева Н.Н., Попова О.Ю. Оптимизация условий инверсии сахарозы и оценка ускоренного феррицианидного метода определения общего сахара // Аналитика. 2023. Т. 13, № 3. С. 206-214. DOI: https://doi.org/10.22184/2227-572X.2023.13.3.206.214
12. Болдырева О.И., Мозгунова Е.М. Методы исследования пищевых продуктов. Оренбург : ОГУ, 2012. 73 с.
13. Кульнева Н.Г. Использование современных методов при оценке качества сахаров // Проблемы и перспективы научно-инновационного обеспечения агропромышленного комплекса регионов : сборник докладов IV Международной научно-практической конференции, Курск, 13-15 июля 2022 года. Курск : ФГБНУ "Курский ФАНЦ", 2022. С. 356. DOI: https://doi.org/10.18411/isbn978-5-907407-69-5-2022 ISBN 978-5-907407-69-5.
14. Комарова В.И., Тырина С.М. Простой метод количественного определения уровня глюкозы в плодах и напитках // Хранение и переработка сельхозсырья. 2005. № 3. С. 49.
15. Шакир И.В., Красноштанова А.А., Парфенова Е.В., Суясов Н. А., Бабусенко Е. С., Смирнова В. Д. Общая биотехнология. Лабораторный практикум : учебное пособие. Москва : РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. 120 с. ISBN 978-5-7237-0682-8.
16. Pham T., Phan N.N.D.H., Tran V.G., Nguyen T.Q., Tran M.D., Nguyen T.H. Analysis of a major phenolic glucoside and biochemistry compounds from Curculigo orchioides Gaertn // Rep. Biochem. Mol. Biol. 2022. Vol. 10, N 4. Р. 565-572. DOI: https://doi.org/10.52547/rbmb.10.4.565
17. Акимов М.Ю., Жбанова Е.В., Макаров В.Н., Перова И.Б., Шевякова Л.В., Вржесинская О.А. и др Пищевая ценность плодов перспективных сортов земляники // Вопросы питания. 2019. Т. 88, № 2. С. 64-72. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2019-10019
18. Коренман Я.И., Мокшина Н.Я., Бычкова А.А. Физико-химическое определение углеводов в пищевых продуктах и напитках // Вестник ВГУИТ. 2014. № 1. С. 146-152. DOI: https://doi.org/10.20914/2310-1202-2014-1-146-153
19. Мельситова И.В. Качество и безопасность продуктов питания: пособие. В 2 ч. Ч. 1. Качество продуктов питания. Минск: БГУ, 2014. 183 с. URL: http://elib.bsu.by/handle/123456789/113997
20. Эллер К.И., Перова И.Б. Тенденции развития аналитических методов определения качества и подлинности пищевых продуктов // Вопросы питания. 2020. № 4. С. 255-261. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10059
21. Гареев Б.М., Абдрахманов А.М., Шарипов Г.Л. Люминесцентное определение сахара в натуральном меде // Известия Уфимского научного центра. 2020. № 4. С. 29-32. DOI: https://doi.org/10.31040/2222-8349-2020-0-4-29-32
22. Тринеева О.В., Сливкин А.И. Определения простых сахаров в лекарственном растительном сырье методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии (на примере плодов облепихи крушиновидной и листьев крапивы двудомной) // Химия растительного сырья. 2020. № 1. С. 215-222. DOI: https://doi.org/10.14258/jcprm.2020015122
23. Кропачева Т.Н., Иванов Д.А. Электрохимическое определение углеводов в винах с использованием медных электродов // Вестник технологического университета. 2023. Т. 26, № 7. С. 32-36. DOI: https://doi.org/10.55421/1998-7072_2023_26_7_32
24. Халиуллин Р.Ш., Ульрих Е.В. Определение содержания сахаров в плодах моркови методом рефрактометрии// Достижения науки и техники АПК. 2019. № 1. С. 50-55. DOI: https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10112