Сравнительная характеристика образцов меда Тульской области по основным показателям

УДК 638.15

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ МЕДА ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ОСНОВНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

О.Н. Понаморева, В.В. Строителев, С.Н. Михальченко

На основе сравнительной характеристики основных показателей качества меда (содержание воды, редуцирующих сахаров и сахарозы, гидроксиметилфурфурола и диастазное число), собранного на пасеках Тульской области, выявили, что в ходе проверки продукта на предмет возможной фальсификации или длительного хранения можно использовать несложные ускоренные методы оценки, которые позволяют судить о качестве меда в целом. В случае, когда требуется количественный анализ показателей, следует прибегнуть к стандартным методам, которые требуют более детального подхода к проведению исследования, адаптированных методик на соответствующем лабораторном оборудовании и более высокой квалификации персонала.

Ключевые слова: мед натуральный, гидроксиметилфурфурол, диастазное число, редуцирующие сахара, показатели качества меда, экспресс-анализ качества меда.

Введение

Мед, пожалуй, один из самых сложных натуральных продуктов. Это единственный подсластитель, который не требует переработки для потребления человеком [1]. Пчелы (Apis mellifera) производят мед, используя нектар растений. Пчелы собирают и трансформируют нектар или медовую росу, а затем откладывают, обезвоживают и хранят в ульях, чтобы мед созревал. Цветочный мёд может быть двух типов: а) монофлёрный мёд и б) полифлёрный мёд. Мед представляет собой сложную смесь, состоящую в основном из углеводов (70-80%), воды (1020%) и большого количества других компонентов, в нем обнаружено более 300 веществ и микроэлементов [2]. Углеводы составляют около 95% от. сухого веса меда. Углеводы меда образуются под действием нескольких ферментов из сахаров нектара. Основными углеводами являются глюкоза и фруктоза, 65-80% от общего количества растворимых твердых веществ, и дисахариды из глюкозы и фруктозы, имеющие гликозидную связь в разных положениях и конфигурациях [3].

В состав меда входят белки, ферменты, аминокислоты, витамины и некоторые отдельные элементы. Всё это обеспечивает уникальную пищевую ценность меда. Мед обладает высокой энергетической ценностью. Кроме того, его олигосахариды, по-видимому, обладают потенциальной пребиотической активностью (пребиотический индекс: 3.38-4.24), так как они увеличивают популяции полезных бактерий Bifidobacteria и Lactobacillius в кишечнике [4]. Сахар также ответственен за такие свойства, как вязкость, гигроскопия и кристаллизация [5].

На протяжении столетий мед являлся ценным продуктом в народной медицине. Целебные свойства меда, укрепляющие здоровье, были подтверждены во многих исследованиях [5-7]. Мед обладает антибактериальными и противовоспалительными свойствами, которые помогают заживлению ран и ожогов, а также при лечении язвенной болезни желудка. Кроме того, мед обладает значительной антиоксидантной активностью [8].

Новая волна интереса к меду как антибактериальному природному лекарству поднялась около десяти лет назад, когда были обнаружены новые механизмы антибактериальной активности меда, связанные с высоким содержанием метилглиоксаля в некоторых его видах. По информации из базы данных Национальной библиотеки США по медицине (U.S. National Library of Medicine; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed) за последние 5 лет было опубликовано более 50 обзоров, касающихся антибактериальной активности меда по самым разным направлениям исследований в этой области.

Несмотря на большой объем данных, подтверждающих антимикробную активность меда, нет исследований, многие из исследований имеют методологические проблемы, а качество некоторых исследований невелико, что затрудняет формулирование неопровержимых рекомендаций [8]. В целом о качестве меда можно судить по таким показателям, как цвет, аромат, вкус, консистенция, влажность, содержание восстанавливающих сахаров и сахарозы, содержание оксиметилфурфурола, диастазное число и др [9, 10]. Для определения этих показателей существуют стандартные методы, которые регламентирует ГОСТ Р 54644-2011 [11]. Мед получают не только для собственных нужд, но и в производственном масштабе с применением тех или иных технологических схем и технологий, и возникает необходимость контроля качества меда на тех или иных стадиях производства по тем или иным показателям.

В зависимости от сложности и достоверности проведения анализа качества меда методы оценки подразделяются на несколько видов: экспрессные (ускоренные), стандартные, арбитражные, экспертные [9, 10]. Экспрессные (ускоренные) методы, дающие полуколичественные или приблизительные данные по тем или иным показателям, основаны, в основном, на пределе чувствительности химической реакции. Эти методы не могут использоваться при разногласиях между поставщиком и покупателем, а также при оценке качества меда официальными органами. Стандартные методы оценки качества, прошедшие проверку достоверности получаемых данных не менее чем в восьми лабораториях и вошедшие в те или иные стандарты. Арбитражные методы оценки качества, прошедшие проверку достоверности получаемых данных в различных лабораториях и используемые при разногласиях между

поставщиками и покупателями. Экспертные методы оценки качества, применяемые экспертами высшей квалификации, владеющими оригинальными методиками.

Цель работы включает экспериментальную проверку возможностей экспресс-анализа в сравнении со стандартными методами для выявления качества меда на примере образцов меда Тульской области.

Материалы и методы

Объекты исследования три образца меда с одной частных пасек Тульской области: 1) Ленинского района, деревни Беломутово (август 2011, июль и август 2012); 2) Щекинский р-н, д. Ярцево (июль 2012); 3) Тёпло-Огарёвский р-н д.Стрешнево (июль 2012); 4) Алексинский р-н., п.Авангард, (июль 2012).

Стандартные методы определения основных показателей качества меда (массовую долю воды, редуцирующих сахаров и сахарозы, гидроксиметилфурфурола, диастазное число) определяли по стандартным методикам в соответствии с ГОСТами [11-15].

Экспресс-методы установления соответствия качества пчелиного меда (редуцирующих веществ, гидроксиметилфурфурола, диастазное число) определяли по методикам, описанным [9].

Массовая доля редуцирующих веществ. В колбу отмеряют 10 мл 1%-ного раствора красной кровяной соли, 2,5 мл 10%-ного раствора едкого натра и 5,6 мл 0,25%-ного раствора исследуемого меда. Содержимое колбы нагревают до кипения, кипятят 1 мин и прибавляют 1 каплю 1%-ного раствора метиленовой сини. Если раствор не обесцвечивается, то в исследуемой пробе нередуцирующих веществ меньше 82% на сухое вещество.

Диастазное число. В пробирку наливают 7,5 мл 10%-ного раствора меда, приливают 2,5 мл дистиллированной воды, 0,5 мл 0,58%-ного раствора поваренной соли, 5 мл 1%-ного раствора крахмала и закрывают пробкой, тщательно перемешивают, помещают на водяную баню на 1 ч при ^=40°С. Затем вынимают, быстро охлаждают под струёй холодной воды до комнатной температуры, приливают 1 каплю раствора йода. Если раствор после тщательного перемешивания стал слабоокрашенным желтым или бесцветным, то диастазное число более 7 ед. Готе (стандартный показатель).

Гидроксиметидфурфурол. В сухой фарфоровой ступке тщательно перемешивают пестиком в течение 2-3 мин около 3 г меда и 15 мл эфира. Эфирную вытяжку переносят в сухую фарфоровую чашку и повторяют перемешивание меда с новой порцией эфира (15 мл). Вытяжки объединяют, дают эфиру испариться под тягой при температуре не выше 30°С. К остатку прибавляют 2-3 капли раствора резорцина. Появление

розового или оранжевого цвета в течение 5 мин свидетельствует о повышенном содержании гидроксиметилфурфурола.

Результаты и их обсуждения

Стандартные методы определения основных показателей качества меда. Содержание воды в мёде в значительной степени влияет на срок его хранения. При повышенном содержании воды в мёде велика вероятность того что он забродит, т.е произойдет ферментация. Образование и выделение углекислого газа в ходе брожения увеличивают объем мёда, а образовавшийся спирт в спиртового брожения под действием уксуснокислых бактерий окисляется до уксусной кислоты. Выделившаяся в результате этой реакции вода приводит к дальнейшему увеличению свободной воды в продукте, мёд разжижается, и процесс брожения ускоряется. В процессе ферментативных реакций содержание сахаров уменьшается, а образующиеся вещества, в том числе сивушные масла, уксусная кислота, нелетучие органические кислоты и т. п., ухудшают аромат и вкус мёда. Наиболее благоприятная температура для брожения меда 14 - 20 °С. При температуре от 4 до 10 °С и от 20 до 27 °С могут закисать только незрелые меда, содержащие значительное количество воды. Содержание воды в меде должно составлять в среднем 16-19 %. Стандарт по меду допускает значения 21 % для цветочных и падевых медов [12]. Таким образом, содержание воды - важнейший показатель качества меда.

Содержания воды определяли рефрактометрическим методом. Показатели преломления каждого образца измеряли дважды, в двух лабораториях, но при одинаковых условиях (таблица 1). Все образцы соответствуют стандартным показателям для цветочных медов.

Содержание восстанавливающих (редуцирующих) сахаров характеризует мёд с позиции его зрелости, доброкачественности и может являться одним из показателей ботанического происхождения пчелиного мёда. Обычно, по отношению к суммарному количеству углеводов в мёде, глюкозы и фруктозы содержится 65^78 % (фруктозы 33-42 %, глюкозы 27-36 %) и 2-4 % сахарозы [5]. Доля каждого из них в меде зависит от растения медоноса, посещаемого пчелами, и в какой-то степени от активности фермента инвертазы (Р-Фруктофуранозидаза). Фермент гидролитически отщепляет концевые нередуцирующие Р^-фруктофуранозидные остатки в Р-О-фруктоуранозидах. Массовая доля редуцирующих сахаров должна составлять не менее 65 %, массовая доля сахарозы для цветочного меда составляет не более 5 %, для падевого и смешанного меда - не более 15 %.

Для определения массовой доли редуцирующих сахаров и сахарозы (после гидролиза) применили колориметрический метод, основанный на

способности моносахаридов (глюкозы, фруктозы) восстанавливать в щелочном растворе гексацианоферрат (III) калия в гексацианоферрат (II) калия [13]. Содержание редуцирующих сахаров во всех образцах выше 65 %, что свидетельствует о зрелости меда (таблица 1). Однако содержание сахарозы завышено в образце меда с пасеки д. Стрешнего, что позволяет отнести этот мед к смешанному типу цветочного, липового и падевого меда.

Таблица 1.

Содержание, воды, редуцирующих сахаров, сахарозы

Исследуемые образцы меда Содержание воды, % Массовая доля ре-дуциру-ющих сахаров, % Массовая доля сахарозы, % Содержание гид-роксиме-тилфур-фурола, мг/кг Диа-стазное число, ед. Готье

1. Натуральный мед, Беломутово, июль 2012 г 17,2±0,1 78,0±0,5 6,0±0,5 16,1±0,1 20,2±0,5

2. Натуральный мед, Ярцево, 2012 г 17,0±0,1 75,4±0,3 4,5±0,1 14,7±0,1 21,5±0,5

3. Натуральный мед, Беломутово, август 2012 г 17,4±0,1 79,1±0,1 5,9±0,1 15,7±0,1 22,5±0,5

4. Натуральный мед, Беломутово, июль 2011 г. 17,2±0,1 78,0±0,5 6,0±0,5 19,6±0,3 17,7±0,5

5. Натуральный мед, Стрешнево, 2012 г 14,3±0,1 77,5±0,5 8,2±0,5 16,5±0,2 18,2±0,5

6. Натуральный мед, Авангард, 2012 г 17,4±0,1 79,1±0,1 5,9±0,1 12,6±0,1 21,1± 0,5

*

* - точность определения содержания воды, диастазного числа, массовой доли редуцирующих сахаров и массовой доли сахарозы задается ГОСТами.

При переработке и хранении мёда реакции дегидратации и термической деградации углеводов занимают важное место. Они катализируются кислотами и щелочами, и многие из них идут по типу Р-элиминации. Пентозы, как главный продукт дегидратации, дают фурфурол, гексозы — оксиметилфурфурол и другие продукты, такие как 2-гидроксиацетилфуран, изомальтол и мальтол. Фурфурол и оксиметилфурфурол образуются при тепловой обработке мёда или его не правильном хранении, с несоблюдением температурного режима. Содержания гидроксиметилфурфурола является одним из важнейших показателей натуральности меда, степени сохранности его природных качеств, что позволяет надежно контролировать технологию обработки

меда, продолжительность и условия хранения меда. В разных странах существуют разные стандарты максимально допустимого содержания гидроксиметилфурфурола в меде, в России - 25 мг/кг [11].

Метод определения оксиметилфурфурола основан на колориметрическом определении окрашенного имина, образовавшегося в результате взаимодействия ароматического альдегида

(оксиметилфурфурол) с ароматическим амином (п-толуидин) в присутствии кислоты [14]. Содержание оксиметилфурфурол во всех исследуемых образцах не превышает допустимых значений (таблица 1). Однако количество этого вещества в образце мёда с более длительным сроком хранения - выше, что является закономерным результатом.

Наиболее важными ферментами, поступающими из желез пчел, являются диастаза (амилаза), инвертаза и глюкозооксидаза [10]. Содержание диастазы в меде зависит от его ботанического происхождения, почвенных и климатических условий произрастания медоносов, состояния погоды во время сбора нектара и переработки его пчелами, интенсивности медосбора, степени зрелости откачиваемого меда, сроков его хранения, способов товарной переработки. Этот фермент наиболее чувствителен к внешним факторам (нагрев, незрелость, срок хранения, неправильное хранение и др.). При хранении меда больше года активность диастазы может снизиться до 35 %

Диастазное число характеризует активность амилолитических ферментов и является показателем степени нагревания и длительности хранения мёда. Этот показатель указывает количество (в миллилитрах) 1% -ного раствора водорастворимого крахмала, который разлагается амилолитическими ферментами за 1 час. Для изучения используются амилолитические ферменты, содержащиеся в 1 г безводного медового вещества. Диастазная активность мёда чаще всего определяется стандартизированным методом Готье, в основу которого - способность диастазы катализировать гидролиз крахмала. Диастазное число в меде имеет значения в пределах от 1 до (редко) 50 единиц. Удовлетворительным показателем является значение диастазного числа в пределах 12 -16 ед [15]. Падевые меды превосходят цветочные по этому показателю. Диастазное число всех образцов соответствует норме (таблица 1). Однако, как и содержание гидроксиметилфурфурола, срок хранения меда коррелирует с показателем диастазной активности.

Экспресс-методы установления соответствия качества пчелиного меда требованиям. При проведении массовой оценки качества меда могут быть использованы экспресс-методы, основанные на простых тестах, которые позволяют выполнить качественный, но не количественный аналииз. С помощью таких тестов можно оценить массовую долю редуцирующих веществ, уровень содержание гидроксиметилфурфурола и амилазной активности. Метод оценки

редуцирующих веществ основан на восстанавливающей способности сахаров восстанавливать редокс-краситель метиленовый синий, до бесцветной лейко-формы (лейкометиленовая синь). Если раствор красителя не обесцвечивается, то в исследуемой пробе нередуцирующих веществ меньше 82 % на сухое вещество. При определении уровня диастазной активности меда используют тестовую реакцию крахмала с иодом. Слабоокрашенный желтый или бесцветный тестовый раствор свидетельствует о высокой диастазной активности (более 7 ед. Готье). Для выявления повышенного содержания оксиметилфурфурола проводят резорциновый тест, основанный на способности оксиметилфурфурола конденсироваться с резорцином и образовывать соединение розово-оранжевое полиароматическое соединение. Появление розовой или оранжевой окраски в течение 5 мин свидетельствует о повышенном содержании оксиметилфурфурола. Результаты проведенного тестирования не выявили отклонения основных показателей качества меда.

Заключение

На основе сравнительного анализа результатов выявления качества меда, полученных стандартными методами и экспресс-методами, можно заключить, что в ходе проверки продукта на предмет возможной фальсификации или длительного хранения можно использовать не сложные ускоренные методы оценки. По этим методам можно судить о качестве меда в целом. В случае, когда требуется провести количественный анализ, следует прибегнуть к стандартным методам, которые требуют более детального подхода к проведению исследования, адаптированной методики на соответствующем лабораторном оборудовании и более высокой квалификации персонала.

Список литературы

1. Application to honeys from a small geographic area. Usefulness of amino acid composition to discriminate between honeydew and floral honeys. / M. Iglesias, C. De Lorenzo, M. Polo [at al.] // J. Agric. Food Chem. 2004. V. 52. P. 84-89.

2. Ouchemoukh S., Louaileche H., Schweitzer P. Physicochemical characteristics and pollen spectrum of some Algerian honeys. // Food Control . 2007. V. 18.P. 52-58.

3. Development of a robust method for the quantitative determination of disaccharides in honey by gas chromatography. / E. de la Fuente, M.L. Sanz, I. Martinez-Castro [at al.] //J. Chromatogr. a 2006. V. 1135. P. 212-218.

4. In vitro investigation into the potential prebiotic activity of honey oligosaccharides. / M. Sanz, N. Polemis, V. Morales [at al.] // J. Agric. Food Chem. 2005. V. 53. P. 2914-2921.

5. Evolution of fructose and glucose in honey over one year: influence of induced granulation. / M. Cavia, M. Fernandez-Muino, E. Gomez-Alonso [at al.] // Food Chem. 2002. V. 78. P. 157-161.

5. Bogdanov S. Honey in medicine: a review // Bee Product Science. 2017. P. 1-28.

6. Role of honey in modern medicine./ S.A. Meo, S.A. Al-Asiri, A.L. Mahesar [at al.] // Saudi Journal of Biological Sciences. 2017. V.24. № 5. P. 975-978.

7. Samarghandian S., Farkhondeh T., Samini F. Honey and Health: A Review of Recent Clinical Research // Pharmacognosy Research. 2017. V.9. № 2. P. 121-127.

8. Gheldof N., Engeseth N. Antioxidant capacity of honeys from various floral sources based on the determination of oxygen radical absorbance capacity and inhibition of in vitro lipoprotein oxidation in human serum samples. // J. Agric. Food Chem. 2002. V. 50. P. 3050-3055.

9. Экспресс-методы экспертизы качества пчелиного меда. / Захарова Н.И. М.: Просвещение, 2000. 189 c.

10. Pita-Calvo C., Guerra-Rodríguez M.E., Vázquez M. Analytical Methods Used in the Quality Control of Honey. // Journal of agricultural and food chemistry. 2017. V.65. № 4. P. 690-703.

11. ГОСТ Р 54644-2011. Мед натуральный. Технические условия [Текст]. Москва: Стандартинформ, 2012. - с.16

12. ГОСТ Р 53126-2008 Мед. Рефрактометрический метод определения воды [Текст]. Москва: Стандартинформ, 2009. - с.7

13. ГОСТ 32167-2013 Мед. Метод определения сахаров (с Изменением N 1, с Поправкой) [Элект.док.]. Москва: Редакция документа с учетом изменений и дополнений подготовлена АО "Кодекс", 2014.

14. ГОСТ 31768-2012 Мед натуральный. Методы определения гидроксиметилфурфураля. [Элект.док.]. Москва: Стандартинформ, 2014.

15. ГОСТ Р 54386-2011 Мед. Методы определения активности сахаразы, диастазного числа, нерастворимого вещества [Текст]. Москва: Стандартинформ, 2013. с.20

Понаморева Ольга Николаевна, д-р. хим. наук, доц., зав. каф. биотехнологии, olgaponamorevaaimail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Строителев Владисла Владимирович, канд. ,биол. наук, доцент, доцент каф. биотехнологии, stroitelev. vlad'ajnbox.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Михальченко Сергей Николаевич, магистрант, magistr_tsu@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

COMPARATIVE ANALYSIS OF HONEY SAMPLES FROM TULA REGION O.N. Ponamoreva, V. V. Stroitelev, S.N. Mikhalchenko

A comparative analysis of the quality indicators (content of water, reducing sugars and sucrose, hydroxymethylfurfural and diastase number) of honey collected on apiaries of Tula region was carried out. It was found the simple evaluation methods should be used for an inspection of honey falsification or for determination of honey long-term storage . The standard methods should be used for an quantitative analysis of honey, because it is necessary to use physical and chemical methods of analysis on laboratory equipment and highly skilled personnel should do this analysis.

Key words: natural honey, hydroxymethylfurfural, diastatic number, reducing sugars, quality indicators of honey, express analysis of honey quality

Ponamoreva Olga Nikolaevna, doctor of chemical sciences, Head of Department, Biotechnology Department, olgaponamoreva'a mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Stroitelev Vladislav Vladimirovich, candidate of biological sciences, associate professor, stroitelev. vladaiinbox. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Mikhalchenko Sergey Nikolaevich, student, magistr tsii a mail. ru, Russia, Tula, Tula State University