Наука и хранене
Д-р инж. Роксана Елена Йонете
Доказването на оригиналността на даден продукт по отношение на географския и биологичния произход (растителен или животински) е изключително важен предмет в контекста на безопасността на храните, качеството на храните и защитата на потребителите, в съответствие с националното законодателство и международните стандарти и насоки.
На конкурентния пазар, където потребителите са наясно с въздействието, което храната или някои хранителни съставки могат да имат върху тяхното здраве, възможността да се провери/потвърди автентичността и качеството на суровините, залегнали в основата на продуктите, е истинско предизвикателство. Днес научните иновации и технологичната еволюция предлагат практически решения за идентифициране на измами и фалшифициране на даден продукт, включително в особено сложни случаи.
Стабилните изотопи са един от най-чувствителните и надеждни маркери за произход, формиращи основата на редица официални методи или международни стандарти за тестване на автентичността на храната. Същността на тези методи е да се измери съдържанието в стабилни изотопи (2Н, 13С, 18О, 15N и др.) На продукта или на специфичен компонент (напр. Съставка или целева молекула) от него.
Стабилни изотопи - маркери за произход
В природата органичната и неорганичната материя е смес от два или повече изотопа (стабилни и нестабилни), като измерването на тяхното естествено изобилие се използва успешно при геохимични, екологични или хранителни изследвания. В органичните вещества основните биоелементи (H, C, N, O, S) имат различни стабилни изотопи (D, H; 13C, 12C; 15N, 14N; 18O, 17O, 16O; 36S, 34S, 33S, 32S).
Разликите между физическите и химичните свойства на изотопните съединения (химични съединения, състоящи се от молекули, съдържащи различни изотопи на един и същи елемент) се определят от разликата в масата между ядрата на атомите, която може да бъде подчертана чрез използване на измервания на масова спектрометрия за определяне на изотопните съотношения. от елементи (напр. 2H/1H, 13C/12C, 15N/14N, 18O/16O, 34S/32S и 87Sr/86Sr).
Частичното отделяне на леките изотопи от тежките изотопи по време на физически процеси и по време на химични реакции е известно като изотопно разделяне/фракциониране, т.е.явлението на промяна на изотопното съотношение на същия елемент. Тази промяна може да настъпи чрез преминаване на съединението от едно агрегатно състояние в друго (напр. Преход на вода от течна фаза към фаза на парите) или към друго химично съединение (например въглероден диоксид към органичен въглерод) или може да се случи. чрез разликата между изотопните състави на две съединения в химическо равновесие (например разтворен бикарбонат и въглероден диоксид) или физическо равновесие (например течна вода и водни пари).
Проучванията за автентичност на храните, използващи спектрометрични методи, включващи определянето на стабилни изотопи като маркери за произход, са от особено значение както в национален, така и в международен план поради възможността да се осигурят обективни резултати в защитата на храните (например характеризиране на произхода на използваните суровини, защита на име произход, осигуряване на традиционна специфичност и защита на географското указание).
Съдържанието и разпределението на изотопите в растителните и животинските молекули се влияе от климатичните условия, географския район (надморска височина, географска ширина, разстояние от океана/морето), земеделските практики - разпределение на изотопите в абсорбираните хранителни вещества и метаболитните пътища, включващи молекули - така че изотопите да могат да бъдат използва се за проследяване на произхода на дадено съединение в сравнение с идентична химическа молекула от друг източник.
В растителните органични вещества съотношението на изотопите не е постоянно, то се влияе от изотопното фракциониране, което се извършва по биосинтетичните пътища, и от оригиналното изотопно съдържание на молекулите, използвани от растението за фотосинтеза.
Приложения на стабилни изотопи при ICSI Rm. Vâlcea
Удостоверяването на хранителен продукт може да обхваща различни аспекти, от сертифицирането на правилното етикетиране и декларацията за произход, до идентифицирането на фалшифициране или изкривяване с по-евтини съставки.
Храните се състоят от четири основни елемента: въглерод, водород, кислород и азот, които присъстват естествено в няколко изотопни форми, разпределението е повлияно от природни явления и човешки дейности или процеси. Феноменът на изотопното разделяне може да бъде измерен, като се използват главно две аналитични техники, и двете успешно внедрени в рамките на Националния изследователско-развойен институт за криогенни и изотопни технологии - ICSI Rm. Vâlcea за експертиза на хранителни продукти като вино, оцет, дестилати, плодови сокове, мед, растителни масла и др. и акредитирани от 2008 г. в съответствие с изискванията на органите по акредитация и сертифициране и международните стандарти за лаборатории за изпитване.
Тъй като изотопните свойства на растителните продукти се влияят от фактори на околната среда като температура, валежи, географска ширина, надморска височина, разстояние от морето, почвата и др., За да се провери проследимостта на продуктите на пазара, изотопни карти могат да бъдат направени с референтни проби. По същия начин, в случай на продукти от животински произход, разглеждани от изотопна гледна точка, изразът „вие сте това, което ядете“ е валиден, така че въз основа на информацията за декларирания произход (данни, свързани с питейната вода в района на произход, фуражите, хранителните вещества ) те могат да бъдат проверени по същия начин.
Вино, мъст, дестилати и други продукти на основата на вино
Изотопните методи потвърждават произхода и автентичността на алкохола. По този начин, в случай на винарски продукти, анализът на стабилни изотопи може да определи: ботаническия произход на алкохола; добавяне на захари преди и след ферментация (специфично за сладките вина); добавяне на вода; географски произход; година на производство. При дестилатите може да се идентифицира суровината, от която идва алкохолът.
Изотопният доклад Mass Spectrometry (IRMS) измерва общите съотношения на стабилни изотопи, като 13C/12C, предоставяйки допълнителни показатели за достоверност за откриване между двете групи растения C3 (включително грозде, захарно цвекло) и C4 (включително захарна тръстика, царевица).
За да се идентифицира добавянето на захари от растения от група С3 (например захарно цвекло), различни от гроздето, допълнителното използване на техниката SNIF-NMR е от съществено значение за определяне на изотопните съотношения на деутерий/водород (D/H) на определени специфични групи на молекулата. етанол.
Добавянето на вода се определя чрез анализ на изотопното съотношение на кислорода чрез IRMS. За да се потвърди географският произход на виното, трябва да се използват изотопните съотношения на елементите кислород, водород и въглерод. За интерпретация резултатите от анализите се сравняват с изотопните данни на референциите в базата данни ICSI Rm. Vâlcea.
пчелен мед
Автентичността на меда се оценява въз основа на изотопни анализи и могат да бъдат открити поредица от несъответстващи практики, свързани с: декларацията за произход; вид мед; добавянето на захарен сироп или плодове.
Дори ако мелизопалинологичният анализ определя флоралния асортимент, от който идва медът, единственият метод, който може да потвърди фалшифицирането (откриване и количествено определяне на добавянето на захари, произхождащи от растителната група С4) на проба от мед, е изотопният анализ на въглерода, както на захарите, така и на медния протеин.
В случай на истински мед, захарите и протеините в меда трябва да произхождат от същата суровина. Независимо от храната за пчелите (напр. Акациеви цветя, липа, рапица, полифлора), връзката между изотопните съотношения на въглерод в захарите и извлеченият от меда мед е постоянна.
Плодове, плодови сокове, плодови продукти
Съотношението на стабилни изотопи на биоелементите въглерод, водород и кислород в плодовете, зеленчуците, плодовите сокове, както и продуктите на базата на тези съставки, е важен инструмент както при определяне на произхода на плодовете и зеленчуците, така и при оценката на съответствието и автентичността на продуктите. преработени (например плодово сладко, сокове без добавена захар).
Многоизотопният анализ на въглерод, азот и кислород и понякога стронций може да потвърди декларирания географски/регионален произход на хранителен продукт. Анализът на изотопните съотношения на въглерод и деутерий позволява в захарта да се идентифицират добавки от плодове на растителна захар С4 (напр. Захарна тръстика) или растителна захар С3 (напр. Захарно цвекло). В същото време, чрез анализ на стабилните изотопи на кислород и водород, може да се идентифицира добавянето на вода от естествени сокове.
Различни други приложения на стабилни изотопи са разработени в рамките на ICSI Rm Valcea, върху различни други хранителни матрици като оцет, растителни масла, пчелна отрова, зърнени култури или растителни пигменти. Изследванията в областта на оценката и сертифицирането на качеството и автентичността на храните, базирани на използването на стабилни изотопи като маркери за произход, особено биологични продукти, продължават непрекъснато.