Наука та харчування
Доктор інж. Роксана Олена Іонете
Доведення оригінальності продукту з точки зору географічного та біологічного походження (рослини чи тварини) є надзвичайно важливою темою в контексті безпеки харчових продуктів, якості харчових продуктів та захисту споживачів відповідно до національного законодавства та міжнародних стандартів та керівних принципів.
На конкурентному ринку, де споживачі усвідомлюють вплив, який їжа або певні складові їжі можуть мати на їхнє здоров'я, можливість перевірити/підтвердити справжність та якість сировини, що лежить в основі продуктів, є справжньою проблемою. Наукові інновації та технологічний розвиток - це те, що сьогодні пропонує практичні рішення для виявлення шахрайства та підробки товару, в тому числі в особливо складних випадках.
Стабільні ізотопи є одним з найбільш чутливих і надійних маркерів походження, що покладено в основу ряду офіційних методів або міжнародних стандартів для перевірки справжності їжі. Суть цих методів полягає у вимірюванні вмісту у стабільних ізотопах (2H, 13C, 18O, 15N та ін.) Продукту або його конкретного компонента (наприклад, інгредієнта або молекули-мішені).
Стабільні ізотопи - маркери походження
У природі органічна та неорганічна речовина являє собою суміш двох або більше ізотопів (стабільних і нестійких), вимірювання їх природного достатку успішно використовується в геохімічних, екологічних або безпечних дослідженнях харчових продуктів. В органічній речовині основні біоелементи (H, C, N, O, S) мають різні стабільні ізотопи (D, H; 13C, 12C; 15N, 14N; 18O, 17O, 16O; 36S, 34S, 33S, 32S).
Відмінності між фізичними та хімічними властивостями ізотопних сполук (хімічні сполуки, що складаються з молекул, що містять різні ізотопи одного і того ж елемента), визначаються різницею маси між ядрами атомів, яку можна виділити за допомогою вимірювань мас-спектрометрії для визначення співвідношень ізотопів. елементів (наприклад, 2H/1H, 13C/12C, 15N/14N, 18O/16O, 34S/32S та 87Sr/86Sr).
Часткове відділення легких ізотопів від важких ізотопів під час фізичних процесів та під час хімічних реакцій відоме як ізотопне розділення/фракціонування, тобто явище зміни співвідношення ізотопів того самого елемента. Ця зміна може відбуватися через перехід сполуки з одного агрегатного стану в інший (наприклад, перехід води з рідкої фази у парову фазу) або до іншої хімічної сполуки (наприклад, діоксид вуглецю до органічного вуглецю) або може відбутися. через різницю між ізотопними складами двох сполук у хімічній рівновазі (наприклад, розчинений бікарбонат та діоксид вуглецю) або фізичній рівновазі (наприклад, рідка вода та водяна пара).
Дослідження автентичності харчових продуктів із використанням спектрометричних методів, що включають визначення стабільних ізотопів як маркерів походження, мають особливе значення як на національному, так і на міжнародному рівні через можливість досягнення об'єктивних результатів у захисті харчових продуктів (наприклад, характеристика походження використовуваної сировини, захист назв) походження, забезпечуючи традиційну специфіку та захищаючи географічне зазначення).
На вміст та розподіл ізотопів у молекулах рослин та тварин впливають кліматичні умови, географічна зона (висота, широта, відстань від океану/моря), сільськогосподарські практики - розподіл ізотопів у поглинених поживних речовинах та шляхи обміну речовин, що залучають молекули - так що ізотопи використовується для відстеження походження даної сполуки порівняно з однаковою хімічною молекулою з іншого джерела.
В органічній речовині рослин співвідношення ізотопів не є постійним, на нього впливає ізотопне фракціонування, що відбувається по біосинтетичних шляхах, і вихідний вміст ізотопів у молекулах, що використовуються рослиною для фотосинтезу.
Застосування стабільних ізотопів у ICSI Rm. Vâlcea
Аутентифікація харчового продукту може охоплювати різні аспекти, починаючи від сертифікації правильного маркування та декларації про походження, до ідентифікації підробки або спотворення дешевших інгредієнтів.
Їжа складається з чотирьох основних елементів: вуглецю, водню, кисню та азоту, які в природі присутні у декількох ізотопних формах, розподіл яких залежить від природних явищ та діяльності чи процесів людини. Явище поділу ізотопів можна виміряти, використовуючи, головним чином, дві аналітичні методики, обидві з успіхом впроваджені в Національному науково-дослідному інституті кріогенних та ізотопних технологій - ICSI Rm. фруктові соки, мед, рослинні олії та ін. та акредитована з 2008 року відповідно до вимог органів з акредитації та сертифікації та міжнародних стандартів для випробувальних лабораторій.
Оскільки на ізотопні властивості рослинних продуктів впливають такі фактори навколишнього середовища, як температура, опади, широта, висота над рівнем моря, відстань від моря, ґрунту тощо, для того, щоб перевірити простежуваність продуктів на ринку, ізотопні карти можна скласти з контрольними зразками. Подібним чином, у випадку продуктів тваринного походження, розглянутих з ізотопної точки зору, вираз "ти - це те, що ти їси" є дійсним, так що на основі інформації про заявлене походження (дані, що стосуються питної води в районі походження, кормів, поживних речовин ) їх можна перевірити так само.
Вино, сусло, дистиляти та інші продукти на основі вина
Ізотопні методи підтверджують походження та справжність алкоголю. Таким чином, у випадку з виноробними продуктами аналіз стабільних ізотопів може визначити: ботанічне походження алкоголю; додавання цукру до і після бродіння (специфічно для солодких вин); додавання води; географічне походження; рік виробництва. У випадку з дистилятами можна ідентифікувати сировину, з якої походить спирт.
Масова спектрометрія із співвідношенням ізотопів (IRMS) вимірює загальні співвідношення стабільних ізотопів, таких як 13C/12C, забезпечуючи додаткові показники достовірності для виявлення між двома групами рослин С3 (включаючи виноград, цукровий буряк) та C4 (включаючи цукрову тростину, кукурудзу).
Для ідентифікації додавання цукрів із рослин групи С3 (наприклад, цукрового буряка), крім винограду, додаткове використання методики ЯМР SNIF має важливе значення для визначення ізотопних співвідношень дейтерій/водень (D/H) певних специфічних груп молекули. етанолу.
Додавання води визначають за допомогою аналізу ізотопного співвідношення кисню за допомогою IRMS. Для підтвердження географічного походження вина слід використовувати ізотопні співвідношення елементів кисень, водень та вуглець. Для інтерпретації результати аналізів порівнюються з ізотопними даними посилань у базі даних ICSI Rm. Vâlcea.
меду
Справжність меду оцінюється на основі ізотопного аналізу, і можна виявити низку невідповідних практик, пов’язаних із: декларацією про походження; вид меду; додавання цукрового сиропу або фруктів.
Навіть якщо мелісопалінологічний аналіз визначає квітковий асортимент, з якого походить мед, єдиним методом, який може підтвердити фальсифікацію (виявлення та кількісну оцінку додавання цукрів, що походять із рослинної групи С4) зразка меду, є ізотопний аналіз вуглецю, як цукру, так і медового білка.
У разі справжнього меду, цукри та білки в ньому мають походити з тієї ж сировини. Незалежно від їжі для бджіл (наприклад, квітів акації, липи, ріпаку, поліфлори), взаємозв'язок між ізотопними співвідношеннями вуглецю в цукрі та потеніном, видобутим із меду, є постійним.
Фрукти, фруктові соки, фруктові продукти
Співвідношення стабільних ізотопів біоелементів вуглецю, водню та кисню у фруктах, овочах, фруктових соках, а також продуктах на основі цих інгредієнтів є важливим інструментом як при визначенні походження фруктів та овочів, так і при оцінці відповідності та справжності продуктів. оброблені (наприклад, фруктове варення, соки без додавання цукру).
Багатоізотопний аналіз вуглецю, азоту та кисню, а іноді і стронцію, може підтвердити заявлене географічне/регіональне походження харчового продукту. Аналіз ізотопних співвідношень вуглецю та дейтерію дозволяє визначити в цукрі фруктові добавки рослинного цукру С4 (наприклад, цукровий очерет) або рослинного цукру (наприклад, цукровий буряк). У той же час, аналізуючи стабільні ізотопи кисню та водню, можна визначити додавання води з натуральних соків.
Різні інші застосування стабільних ізотопів були розроблені в межах ICSI Rm Valcea на різних інших харчових матрицях, таких як оцет, рослинні олії, бджолина отрута, крупи або рослинні пігменти. Дослідження в галузі оцінки та сертифікації якості та достовірності харчових продуктів, засновані на використанні стабільних ізотопів як маркерів походження, особливо органічних продуктів, тривають постійно.