Микроэлементы

Общая характеристика. Важнейшими микроэлементами, определение которых в продуктах питания проводится наиболее часто, являются железо, цинк, йод и фтор. Вместе с тем проводятся довольно широкие исследования по определению содержания в пищевых продуктах меди, никеля, хрома, марганца, молибдена и ряда других микроэлементов, которые позволили бы более точно установить их роль в питании человека.

Большой успех в изучении микроэлементов в пищевых продуктах связан с успехами инструментальных методов анализа, в том числе эмиссионной спектроскопии, атомной абсорбции, полярографии. Сначала большие надежды возлагались на методы эмиссионной спектроскопии, позволявшей из одной пробы проводить анализ большого числа элементов. Однако вскоре выяснилось, что на количественное определение сильно влияет присутствие многих элементов в пробе («матричный эффект»). Для устранения этого эффекта рекомендуется готовить эталоны («основы») очень сложного состава, который сильно варьирует в зависимости от вида продукта. При этом правильность приготовления эталонов рекомендуется проводить двумя независимыми методами (химическими, атомно-абсорбционными и др.) Это сильно усложнило анализ, а без учета «матричного эффекта» метод эмиссионной спектроскопии для многих элементов дает ряд серьезных погрешностей.

В последние годы для определения микроэлементов все больше используются методы атомной абсорбции. Приборы, обладающие коррекцией фона и так называемой «зеемановской коррекцией» позволяют определять в пищевых продуктах до 20 элементов.

Для определения таких микроэлементов, как медь, цинк, свинец и кадмий, в пищевых продуктах успешно используется переменнотоковая полярография. В качестве примера можно привести последовательность действий при определении меди, олова и свинца в консервах полярографическим методом:

1. Навеску исследуемого продукта, помещенную в фарфоровую чашку, высушивают в сушильном шкафу и озоляют серной кислотой в муфеле при 450–500ºС;

2. Золу обрабатывают концентрированной HCl выпаривая на водяной бане; разбавляют водой и добавляют 25% аммиак, доводят до метки, фильтруют. В этом растворе определяют содержание меди.

3. Оставшийся на фильтре осадок содержит гидраты окисей свинца и олова. Осадок растворяют в соляной кислоте (1:1). После растворения осадка к раствору добавляют виннокаменную кислоту, сернистокислый натрий и нагревают на водяной бане до удаления запаха сернистого ангидрида. Раствор охлаждают и нейтрализуют концентрированным аммиаком, разбавляют, фильтруют. Раствор используют для определения свинца, а осадок на фильтре – для определения олова.

4. Осадок, содержащий олово, растворяют в разбавленной HCl и используют для определения олова.

Содержание указанных элементов определяют по методу добавок (два определения: исследуемый раствор и исследуемый раствор с добавкой данного металла). При анализе для каждого элемента создаются специфические условия полярографирования (чувствительность гальванометра, скорость истечения ртути, напряжение, фон). По высотам волн на полученных полярограммах вычисляют содержание каждого металла.

Хотя методы ААС, АЭС постепенно вытесняют колориметрические, все же еще остается немало микроэлементов, для которых колориметрические методы более чувствительны. Это – мышьяк, селен, фтор, алюминий. Молибден, кобальт и олово (в консервах) могут определяться как атомной абсорбцией, так и колориметрическими методами. Для йода наиболее подходящими методами являются объемные. Сложной задачей в анализе микроэлементов является подготовка пробы (минерализация) пищевых продуктов и методы количественной характеристики анализируемых элементов. Хотя сухая минерализация более удобна, так как не загрязняет исследуемый раствор следами микроэлементов, содержащимися в кислотах при мокром озолении, в присутствии хлоридов, как уже отмечалось, наблюдается потеря микроэлементов (Al, Cr, Zn, Fe).

Железо (от лат. ferrum – Fe ). Железо – жизненно важный элемент. Оно задействовано в процессах кроветворения, участвует в образовании гемоглобина. Железо также входит в состав ферментов пероксидазы и каталазы, является неотъемлемой составной частью цитохромной системы организма, участвует в процессе тканевого дыхания. Железо присутствует в организме человека в количестве 4–5 г. Усвоению железа препятствует щавелевая кислота и фитин. Для усвоения железа необходим витамин В₁₂; способствует усвоению железа также и аскорбиновая кислота, восстанавливающая железо до ионов Fe²⁺, в виде которых оно и всасывается.

Недостаток железа может привести к развитию тяжелого заболевания – железодефицитной анемии, нарушению клеточного дыхания. Потребность – 14 мг/сут, с избытком удовлетворяется обычным рационом. Однако при использовании в питании хлеба из муки тонкого помола, содержащего немного железа, у городских жителей весьма часто наблюдается дефицит железа. При этом следует учесть, что зерновые продукты богатые фитином и фосфатами, образуют с железом трудно растворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Из зерновых продуктов усваивается человеком всего 5–10% железа, тогда как из мясных до 30% этого элемента. Другими словами, люди, страдающие железодефицитной анемией, должны потреблять больше мяса. Чай снижает усвояемость железа в результате связывания его с дубильными веществами в трудно расщепляемый комплекс.

Хотя железо является жизненно важным элементом, его избыток в питании нежелателен и поэтому в ряде продуктов содержание железа лимитируется. Осведомленность населения о железодефицитной анемии привела к популярности и широкому использованию препаратов и пищевых добавок, содержащих железо. Однако следует помнить, что избыточный прием таких железосодержащих веществ может вызвать тяжелую интоксикацию, особенно у детей (гемохроматоз). При гемохроматозе нарушаются механизмы, ограничивающие всасывание железа. В результате железо распределяется и накапливается во всех органах, особенно в печени и поджелудочной железе. В связи с этим возникают нарушения в работе печени (цирроз), развивается сахарный диабет, сердечная недостаточность и другие столь же неприятные болезни. Железо становится опасным при потреблении его более 200 мг в день.

Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 70–4000 мкг%. Так содержание железа в мясе составляет 2–3 мг%, в молоке – 67 мкг%, в ржаном хлебе – 3,9 мг%, в яблоках – 2,2 мг%. Особенно много железа в почках, печени (2000 мг%) и бобовых (6000–20000 мкг%), яичном желтке, овощах, ягодах. Лучше всего железо усваивается из мяса.

Железо окисляет пищевые продукты гораздо сильнее, чем медь, и его избыток в продуктах портит их внешний вид и вкус. В связи с высокой окислительной способностью железа его содержание, как и меди, в продуктах нормируют на более низком уровне, чем это необходимо по токсикологическим свойствам.

Фотометрический метод с орто-фенантролином. Для определения железа рекомендуется использовать весьма чувствительный и избирательный фотометрический метод с орто-фенантролином(гостирован в Республике Беларусь). Поскольку с этим реактивом реагируют только ионы двухвалентного железа, то трехвалентное железо предварительно переводят в двухвалентное добавкой восстановителя (аскорбиновой кислоты, гидрохинона, сернистой кислоты). Реакция протекает при рН 2–9, лучше при рН 4–6. Для создания необходимого рН используют ацетат натрия. Для подготовки пробы используют как сухое, так и мокрое озоление. В связи с тем, что некоторые соединения железа, например, хлориды, летучи, при озолении их переводят в менее летучие нитраты. Для приготовления стандартного раствора железа используют соль Мора (NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O и серную кислоту. Для построения градуировочного графика готовят серию стандартных растворов (8 растворов) с концентрацией от 100 до 1600 мкг/л. В мерные колбы, содержащие необходимое количество стандартного раствора соли Мора, добавляют солянокислый или сернокислый раствор гидроксиламина. Доводят рН до 4–6 добавляя ацетат натрия. Затем в колбы вносят 0,25%-ный раствор орто -фенантролина (одинаковые объемы) и доводят до метки дистиллированной водой. Перемешивают и фотометрируют при 508 нм (e = 1,1×10⁴). В качестве раствора сравнения используют все компоненты, исключая раствор железа.

о -Фенантролин (1,10) – органическое основание. Используют раствор о-фенантролина в 0,1Н соляной кислоте. о -Фенантролин быстро образует с ионами железа (2+) в широкой области рН оранжево-красный или розовый катионный комплекс (1:1).

Ферроин 508 нм

Арбитражным методом определения железа в пищевых продуктах является метод атомно-абсорбционной спектроскопии.

Медь (от лат. cuprum – Cu ). Медь – необходимый в метаболизме элемент. В определенных количествах необходима для нормального функционирования человека и животных. В организм медь очень часто попадает через сточные воды химических и фармацевтических производств. Например, при производстве витамина В₂ в сточных водах содержится 65 мг/л меди. Правда, сейчас учеными Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН разработан метод очистки стоков, снижающий содержание в них меди с 65 до 0,15 мг/л. Медь необходима для поддержания иммунитета, для нормальной работы поджелудочной железы, для развития и роста, выработки половых гормонов, нормального функционирования предстательной железы. Кроме того, медь участвует в образовании эритроцитов, формировании скелета, центральной нервной системы и соединительной ткани. Клиническая практика показала, что в ряде случаев возникновение анемии у человека было связано с недостатком меди в продуктах питания. Медь также необходима для обеспечения эластичности сосудов, суставов, для нормального функционирования щитовидной железы, нервной системы. Недостаток меди в организме может приводить к нарушениям сердечного ритма.

Суточная потребность взрослого человека в меди, по данным ВОЗ, определяется в 2–5 мг или 30 мкг/кг массы тела. Лишь небольшая часть меди в организме человека находится в виде свободных ионов, основная же часть связана в виде комплексных соединений с белками. Основным белком, содержащим медь, является церулоплазмин. Медь входит в состав ряда важных ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях, – цитохромоксидазы, аминооксидазы и др.

Недостаточность меди в организме наблюдается редко. Избыток ведет к раздражению и изъязвлению слизистых, поражению капилляров, печени и почек, раздражению центральной нервной системы. Суточная потребность около 2 мг. Источником меди для организма являются: говяжья и телячья печень, яичный желток, зеленые овощи, картофель, яблоки, горох, бобы, чернослив, креветки, рыба и морепродукты.

Избыточное поступление меди в организм сопровождается токсичным эффектом. При попадании в организм с пищей, содержащей более 50 мкг/кг, наблюдаются характерные признаки отравления – металлический вкус во рту, неукротимая рвота, боли в животе. При поступлении в меньших количествах медь накапливается в печени, что вызывает физиологические расстройства в организме – тошноту, рвоту, желудочную боль. Зарегистрированы смертельные случаи отравления после поступления солей меди через желудочно-кишечный тракт в дозе 1–2 г. Доза 10 г – абсолютно смертельная для человека. ВОЗ установила допустимую суточную дозу меди 0,5 мг на килограмм веса.

Некоторые соединения меди играют роль катализаторов окислительных процессов в пищевых продуктах. Кроме того, ряд соединений меди разрушают витамины С и А, ухудшают органолептические показатели, способствуют образованию токсичных продуктов окисления липидов. Вследствие отмеченных свойств допустимые нормы содержания меди в продуктах устанавливают часто ниже норм, определенных по токсикологическим показателям.

Полярографический метод. В Республике Беларусь за определение меди отвечает ГОСТ 26391, согласно которому медь определяется полярографическим методом.

Пробоподготовку осуществляют методом сухой минерализации с добавлением азотной кислоты. Полученный раствор полярографируют в режиме переменного тока с ртутным капельным электродом (полярограмму записывают при напряжении от –0,1 до –0,5 В; массовую долю вычисляют по высоте пиков). Метод используют при анализе мяса, мясопродуктов, яиц, желатина, мясных, плодоовощных консервов, кондитерских изделий, напитков и др. В каждом конкретном случае используются различные фоновые электролиты (ортофосфорная кислота в смеси с хлорной; соляная кислота; аммиачный буфер и более сложные смеси). Стандартные растворы готовят из сернокислой меди.

Колориметрический метод с диэтилдитиокарбаматом натрия. Медь такжеможно определитьколориметрическим методом с диэтилдитиокарбаматом натрия. Стадии определения: сухая минерализации пробы; растворение золы в соляной кислоте; проведение реакции с реактивом; двукратная экстракция комплексного соединения хлороформом или четыреххлористым углеродом; измерение интенсивности окраски комплексного соединения меди с диэтилдитиокарбаматом натрия, имеющего желтую окраску (оптическую плотность измеряют при 440 нм). Концентрацию определяют по градуировочному графику.

Арбитражным методом определения меди является ААС (пламя – ацетилен-воздух). Резонансная линия меди 324,7 нм.

Цинк (от лат. zincum – Zn ). Цинк – элемент, необходимый организму человека. Потребность в цинке в десять раз больше, чем в меди. Доказано, что цинк является компонентом почти 80 ферментов. К таким ферментам относятся полимеры нуклеиновых кислот, лакта-, алкоголь- и ретинолдегидрогеназы, а также фосфатаза, протеазы и другие. Дефицит цинка проявляется в различных симптомах, связанных с нарушением функций названных ферментов. Цинк входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене, и многих важных ферментов; участвует в синтезе белка и метаболизме нуклеиновых кислот. Цинк, наряду с марганцем, является специфическим микроэлементом, влияющим на состояние половой функции, а именно на активность некоторых половых гормонов. Недостаточность цинка у детей задерживает рост и половое развитие. Цинк вместе с серой участвует в процессах роста и обновления кожи и волос. Наряду с марганцем и медью цинк в значительной мере обеспечивает восприятие вкусовых и обонятельных ощущений. Цинк необходим для трансформации ретинола в ретиналь, который участвует в образовании зрительного пигмента сетчатки. Таким образом, так называемая «куриная слепота» может развиться не только в отсутствии витамина А, но и цинка. Цинк важен для процессов пищеварения и усвоения питательных веществ, кроме того он регулирует функции нервной системы.

Дефицит цинка приводит к эмоциональным расстройствам; выпадению волос; нарушению ночного зрения и фотофобии; энтеропатическому дерматиту, особенно характерному для отдельных национальных групп, использующих в качестве основной пищи бездрожжевой хлеб. В таком хлебе в очень большом количестве обнаруживаются соли фитиновой кислоты, которые обычно разрушаются дрожжевой фитазой. Следствием недостатка цинка в питании является также замедленный рост детей и подростков и трудное заживление ран.

Содержание цинка в пищевых продуктах колеблется в пределах 150–25000 мкг%. В печени, мясе и бобовых содержание цинка составляет 3100–5000 мкг%). Суточная потребность в цинке – 8–22 мг (ВОЗ предложена доза 22 мг), в зависимости от возраста. При этом усваивается около 10% потребляемого количества. Потребность в цинке вполне удовлетворяется обычным рационом.

Различие между необходимым количеством потребляемого с пищей цинка и его токсичным уровнем достаточно велико. По данным ВОЗ, критический сверхдопустимый предел поступления цинка в организм человека составляет 200 мг в сутки. Цинк плохо всасывается и оказывает в основном местное раздражающее действие на слизистую желудка. Симптомы отравления появляются очень быстро (от нескольких минут до 2–3 часов) после поступления цинка и проявляются в виде тошноты, рвоты, расстройства желудка. Дети более чувствительны к отравлению цинком, чем взрослые.

Определение цинка возможно комплексонометрически и весовым методом. Для определения цинка в малых концентрация используют экстракционно-фотометрический метод с дитизоном. Для пробоподготовки может быть использовано мокрое озоление. На исследуемый раствор действуют раствором дитизона в хлороформе. Образующийся комплекс красного цвета экстрагируется в хлороформ. Оптическую плотность раствора измеряют при 535нм (l = 9,4×10³). Концентрацию цинка находят по градуировочному графику.

Помимо упомянутых методов, для определения цинка могут быть использованы методы полярографический, ААС и АЭС.

Йод (от лат. jodum – I ). Йод входит в состав растительных и животных организмов в больших или меньших количествах. Поступает с пищей, водой и воздухом. Около моря суточная потребность в йоде (100–150 мкг) частично может удовлетворяться за счет йода, содержащегося в воздухе. Всасываясь, йод оказывает влияние на общий обмен веществ, усиливая окислительные процессы, и особенно на функцию щитовидной железы. Йод является составной частью основного гормона щитовидной железы – тироксина. При недостатке йода у населения, живущего в районах, где содержание его в почве, воде, воздухе, а следовательно, в продуктах питания снижено, уменьшается образование тироксина, вследствие чего нарушаются нормальные процессы обмена веществ. При этом нередко развивается эндемический зоб («зобная болезнь»), который проявляется местными (увеличение щитовидной железы) и общими изменениями в организме. Из общих изменений иногда происходит повышение функции щитовидной железы, избыточное выделение гормонов, что может привести к так называемой «базедовой болезни». При этом наблюдается образование диффузного зоба, пучеглазие, расстройство сердечной деятельности, похудание, повышение нервно-психической возбудимости. Но чаще отмечается понижение активности железы, которое также сопровождается нарушением обмена веществ и приводит к торможению роста, умственного развития, снижению психической активности. При повышенной функции щитовидной железы введение малых доз йода оказывает благотворное действие на организм. Для предупреждения недостаточности йода в местностях с распространением у населения эндемического зоба еще древние китайцы, египтяне, индейцы использовали в пищу морские водоросли, богатые йодом. В настоящее время широко используются различные йодные препараты, в том числе рекомендуется замена обычной поваренной соли на йодированную. Из группы галогенов йод обладает наибольшей антимикробной активностью и широко применяется в виде 2%-й спиртовой настойки для дезинфекции и прижигания ран, ушибов и других повреждений. Однако при неосторожном обращении может произойти отравление парами йода или отравление при приеме внутрь. Йод кроме того усиливает процессы диссимиляции и влияет на липидный и белковый обмен. (Препараты йода уменьшают содержание холестерина в крови.)

Потребность в йоде составляет 100–150 мкг/сут. Содержание йода в продуктах невелико – 4–15 мкг%. Наиболее богаты йодом морские продукты. В морской рыбе содержание йода – 50мкг%, в печени трески до 800 мкг%, в морской капусте в зависимости от вида и сроков сбора 50–70000 мкг%. Следует учитывать, что при длительном хранении и тепловой обработке пищи значительная часть йода (20–60%) теряется.

Содержание йода в наземных растительных и животных продуктах сильно зависит от его количества в почве. В районах с низким содержанием йода в почве, содержание его в продуктах может быть в 10–100 раз меньше среднего. Поэтому в соль добавляют йодид калия (25 мг на 1 кг соли). Срок хранения такой соли – не более 6 месяцев, т.к. при хранении йод улетучивается.

Как уже упоминалось выше, определяют йод в продуктах питания объемным методом.

Определение йода по Драгомировой. Принцип метода состоит в том, что навеску продукта смешивают с поташом (K₂CO₃) и смесь подвергают сухому озолению. В золе йод присутствует в виде йодида. Его экстрагируют и окисляют бромной водой в йодат. Последний в кислой среде реагирует с добавленным йодистым калием с выделением свободного йода. Свободный йод оттитровывают тиосульфатом натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.

KI + 3Br₂ KIO₃ + 6КBr (избыток брома удаляют нагреванием).

После охлаждения раствора, содержащего йодат-ионы, его подкисляют серной кислотой и вносят кристаллик йодида калия:

KIO₃ + 5KI + 3H₂SO₄ = 3K₂SO₄ + 3H₂O + 3I₂.

Образовавшийся йод титруют раствором тиосульфата натрия.

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆ (индикатор – крахмал).

Фтор (от лат. fluorum – F ). Фтор – необходимый организму элемент, при недостатке которого развивается кариес. Избыток также оказывает негативное влияние, т.к. соли фтора, накапливаясь в костях, вызывают изменение цвета (крапчатость) и формы зубов, остеохондроз, а вслед за этим огрубление суставов и их неподвижность, костные наросты. В высоких дозах фтор может вызывать нарушение углеводного, липидного, белкового обмена, а также метаболизма витаминов, ферментов и минеральых солей.

Поступление фтора может колебаться в широких пределах, в зависимости от региона и содержания его в питьевой воде. Организм защищается от потенциально токсичных количеств фторидов путем увеличения его вывода с мочой и отложения в костях. Избыток фтора в костях может с возрастом приводить к их кальцификации и к другим нежелательным склеротическим изменениям. Избыток фтора в питьевой воде приводит к такому заболеванию, как эндемический флюороз, при котором поражаются печень, почки и центральная нервная система. А такая распространенная болезнь, как кариес, является следствием концентрации фтора в воде ниже оптимальной. Механизм действия фтора на организм обусловлен образованием его комплексных соединений с кальцием, магнием и другими элементами – активаторами ферментных систем. Угнетающее действие фтора на ферменты приводит к тому, что он может быть «конкурентом номер один» в синтезе гормонов щитовидной железы и, следовательно, влиять на ее функцию.

В результате исследований о влиянии фтора при комплексном поступлении в организм получено, что безопасное комплексное суточное поступление фтора в организм человека составляет около 4 мг/сут. Установленная потребность организма во фторе в разных странах отличается. В литературе приводятся цифры от 0,2 до 3 мг/сут. Следует отметить, что 1/3 фтора человек получает с пищей и 2/3 с водой, причем фтор из воды всасывается почти полностью. Однако разница между полезной и вредной дозами фтора так мала, многие исследователи выступают против фторирования воды, которую можно видеть на прилавках магазинов.

В пищевых продуктах фтора содержится мало. Исключение составляют следующие продукты: морская рыба – 700 мг% и чай – до 76000 (при заваривании чая 2/3 фтора переходит в раствор, в результате в чашке чая может содержаться 0,1–0,2 мг фтора). Иногда фтор в значительных количествах может накапливаться в продуктах растительного происхождения, поэтому так необходим контроль за продуктами.

Фтор определяют потенциометрическим методом с использованием фтор-селективного электрода на основе LaF₃.

Селен (от лат. selenium – Se ). Селен–ранее считался токсичным и канцерогенным. В настоящее время установлено, что селен необходим для функционирования сердечно-сосудистой системы, щитовидной железы (дефицит селена может усугублять проявления йодной недостаточности). Селен и витамин Е, кроме того, проявляют синергизм в антиоксидантной активности и противораковой активности.

Содержание селена в овощах и фруктах невысокое, в отличие от зерна, зерновых, мясных и морских продуктов, в которых содержание селены много выше 0,2 мг/кг. Следует отметить, что химический состав почвы влияет на содержание селена в зерне и оно может составлять от 0,04 до 21 мг/кг).

Более подробно селен будет рассмотрен в п. «Токсичные элементы».

Кобальт (от лат. cobaltum – Co ). Кобальт– стимулятор кроветворения, способствует усвоению железа и стимулирует процессы преобразования железа в организме (синтез гемоглобина). Считается, что человек нуждается в кобальте только в виде цианокобаламина (В₁₂), в молекуле которого атом кобальта является центральным.

Суточная потребность в кобальте составляет 60 мкг на 1 кг массы тела. В некоторых странах применяли соединения кобальта в качестве пищевой добавки к пиву для стабилизации пены. Выяснилось, что эта добавка является причиной сердечно-сосудистых заболеваний потребителей пива и поэтому в настоящее время от использования соединений кобальта в виде пищевой добавки отказались.

Другие микроэлементы. Что касается других микроэлементов, таких как никель (от лат. niccolum – Ni), хром (от лат. chromium – Cr), марганец (от лат. manganum – Mn), молибден (от лат. molybdaenum – Mo), ванадий (от лат. vanadium – V), бор (от лат. borum – B) и др., то потребность в них организма человека окончательно не установлена. Возможно, она очень низка и полностью удовлетворяется обычным рационом. Во всяком случае, пока не обнаружено неблагоприятных явлений, связанных с недостатком этих элементов. С другой стороны, избыток меди, селена, молибдена, бора, никеля, кобальта, алюминия (от лат. aluminium – Al), хрома, олова (от лат. stannum – Sn), который может возникнуть в результате загрязнения продуктов при приготовлении пищи или при выращивании растительных продуктов на почвах, обогащенных этими элементами, может вызвать токсичные явления. Поэтому во многих странах содержание этих элементов в пищевых продуктах ограничено. Особенно строго лимитируется содержание таких высокотоксичных элементов, как ртуть, кадмий, свинец и мышьяк.

Определение минеральных веществ. Для определения макро- и микроэлементов в продуктах питания чаще всего используются методы ААС и АЭС. Для проведения одновременного многокомпонентного анализа микроэлементов рекомендуется атомно-эмиссионный метод с использованием индуктивно-связанной плазмы. При этом применимы две техники фиксации спектров: полихромный метод наблюдения эмиссионных спектров металлов и металлоидов и метод с программируемым сканирующим спектрометром для последовательного анализа 40–50 элементов. Метод позволяет одновременно определить в одном образце следующие элементы: Al, мышьяк (от лат. arsenicum – As), B, бериллий (от лат. beryllium – Be), Ca, кадмий (от лат. – Cd), Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, P, свинец (от лат. plumbum – Pb), сурьма (от лат. stibium – Sb), Se, титан (от лат. titanium – Ti), V.

В ряде продуктов определяют содержание определенных катионов и анионов. Так, NO₂^– и NO₃^– используются в копченых мясных продуктах для сохранения возбуждающей аппетит розоватости. Эти вещества действуют в качестве антиоксидантов и улучшают запах. С другой стороны, нитраты и, особенно, нитриты оказывают негативное воздействие на организм человека (см. раздел «Нитраты, нитриты, нитрозамины») и содержание их в продуктах питания строго регламентировано.

Фосфаты используются при производстве колбас для улучшения способности белков к связыванию с водой. Для этих целей (в ограниченных количествах) разрешено использование только дифосфата. По этой причине, имеется необходимость идентификации и количественной оценки содержания всех возможных фосфатов, присутствующих в колбасах и других мясных продуктах.

Постоянно проводится контроль питьевой и минеральной воды, где определяется целый ряд катионов и анионов.

Существует специальный реестр для фруктовых соков, в котором приводятся перечни составов со значениями для некоторых анионов (типичное процентное содержание в конкретных соках). Все количества, выходящие за оговоренные диапазоны, указывают на возможные подделки, разбавления или специальные манипуляции.

На содержание фосфатов, сульфатов, хлора, йода в некоторых молочных продуктах (например, в сливочном масле) наложены специфичные ограничения.

Для экспрессного определения и разделения ряда ионов весьма эффективны методы ионной хроматографии и капиллярного электрофореза.

Электрофорез. Электрофорез основан на явлении переноса заряженных частиц в электрическом поле, приложенном к изучаемому раствору. Капиллярный электрофорез осуществляют в заполненных буферным раствором стеклянных или кварцевых капиллярах диной 40–100 см и сечением 50–200 мкм. При напряженности электрического поля 200–500 В/см разделение достигается за 2–15 мин.

Производимые в настоящее время системы для капиллярного электрофореза также позволяют быстро и эффективно определять, например хлорид, сульфат, нитрат, фторид и фосфат ионы.

Выпускается оборудование для выскоэффективной жидкостной хроматографии и наборы реактивов для анализа ионов, с помощью которых возможны автоматические идентификация и количественный анализ следующих ионов: хлорид, фторид, бромид, йод нитрит, нитрат, сульфаты, фосфаты, тиосульфат, роданид, перхлорат, молибдат, селенат, карбонат, хлорат, азид.

Завершая рассмотрение минеральных веществ, следует отметить, что минеральный состав продуктов заметно меняется в процессах технологической обработки, как правило, снижается содержание минеральных веществ:

- при получении муки и крупы после обработки зерна (удаление оболочек);

- очистка овощей и картофеля (теряется 10–30% минеральных веществ);

- варка, тушение овощей – потеря еще 5–30%;

- мясо, рыба, птица в основном теряют такие макроэлементы, как кальций и фосфор, при отделении мякоти от костей;

- тепловая кулинарная обработка мяса (варка, тушение, жарение) – теряется 5–50% минеральных веществ; если варить с костями, то возможно увеличение содержания кальция на 20%.

- некачественное оборудование может быть причиной перехода в продукт микроэлементов. (При изготовлении хлеба при тестоприготовлении в результате контакта теста с оборудованием содержание железа может увеличиться на 30%). Могут также переходить и токсичные элементы.

- хранение консервов в жестяных банках, с некачественно выполненным припоем, или при нарушении защитного слоя (могут переходить свинец, кадмий, олово).

Контрольные вопросы:

1. Какие химические элементы относят к макро- и микроэлементам?

2. По какому признаку микроэлемент относят к жизненно необходимым?

3. Какие функции выполняют минеральные вещества в организме человека?

4. Какие химические элементы относят к наиболее дефицитным минеральным веществам в питании современного человека, а какие к избыточным?

5. Какова роль кальция и железа в организме человека и какие продукты богаты этими элементами?

6. Как различные виды кулинарной и технологической обработки пищевых продуктов влияют на их минеральный состав?

7. Какие методы используются для определения макро- и микроэлементов?

Глава 3.

Дата добавления: 2015-05-29