Екологічна сертифікація харчових продуктів

Лекція 9

Тема 9: Екологічна сертифікація харчових продуктів.

План

1.  Міжнародні правила торгівлі й екологічні аспекти виробництва харчової продукції.

2.  Міжнародна практика сертифікації та маркування.

3. Екологічна сертифікація та маркування в Україні.

1. Перш ніж встановити структуру та властивості певного компонента, необхідно виділити його в чистому вигляді з тих складних сумішей, з яких складається продукт. Для розділення й очищення речовин застосовують численні методи. Вони базуються на відмінностях між розмірами молекул компонентів, їхньою розчинністю, розподілом між фазами та ін.

Найрізноманітніші методи розділення речовин пов'язані з використанням центрифугування. З його допомогою, наприклад, осаджують (розділяють) білкові компоненти під час дослідження білків молока. Використовуючи метод вимірювання швидкості осадження, визначають молекулярну масу складників продукту. Для фракціонування білків зазвичай застосовують ультрацентрифуги, які створюють відцентрову силу, що в 250-300 тис. разів перевищує силу земного тяжіння. За такої великої швидкості обертання відцентрова сила настільки   потужна,   що   порівняно  з   нею   сили  дифузії  (які   зумовлюють рівномірний розподіл молекул білка в усьому об'ємі розчину) виявляються мізерно малими. Таким чином можна визначити швидкість осадження (седиментації) білків.

Досліджуваний розчин білків заливають у центрифугові кювети (пробірки) та центрифугують в ультрацентрифузі. Під дією відцентрової сили молекули білків осаджуються, і між чистим розчинником та розчином у центрифуговій кюветі з'являється чітка межа. На цій межі спостерігається різка зміна показника заломлення. За переміщенням межі стежать за допомогою спеціального опти¬чного пристрою, що вимірює показник заломлення за різних положень межі. Через певні проміжки часу фотографічним способом здійснюють реєстрацію вимірювань і потім розраховують швидкість седиментації білків.

Швидкість седиментації білкових молекул у відцентровому полі залежить від форми та розмірів молекул. 

2. Хроматографічні методи - фізико-хімічні методи ділення складних (рідких і газоподібних) сумішей речовин способом сорбції в динамічних умовах, їх використовують для виявлення складу суміші (амінокислот, цукрів, жирних кислот та ін.), а також виділення із суміші окремих компонентів для подальшого дослідження.

Хроматографічні_методи можна розділити на три основні групи:

•           адсорбційну  хроматографію   (конкурентний   розподіл   розчинених

речовин між розчинником і адсорбентом);

•           іонообмінну   хроматографію   (конкурентний   розподіл   розчинених

речовин між адсорбентами);

•           розподільну   хроматографію   (конкурентний   розподіл   розчинених

речовин між двома розчинниками).

Розрізняють також колоночну, тонкошарову, паперову, газову хроматографію та ін.

Іонообмінну хроматографію використовують для виокремлення елементів з подібними хімічними властивостями. В основі методу полягає іонообмін між адсорбентом і компонентами досліджуваної суміші. Так,  елююванням розчином НСІ з концентрацією 1 моль/л можна виокремити катіони натрію та калію. Цим методом визначають понад 70 аніонів неорганічних і органічних кислот, катіони лужнних та лужноземельних металів у воді, харчових продуктах. Це надзвичайно важливий метод розділення і кількісного визначення амінокислот, вуглеводів і солей.

Електрофорезом називають процес розділення дисперсованих у рідині заряджених частинок речовини під дією електричного поля. Метод електрофорезу широко застосовують здебільшого для розділення білків і ферментів молока, крові.

Існує два методи електрофорезу - вільний (електрофоретичне розділення у рідкому середовищі) і зональний (електрофоретичне розділення у підтримувальному середовищі).

Вільний електрофорез (електрофорез за методом рухомої межі), розроблений А. Тизеліусом, застосовують для розділення суміші білків і визначення електрофоретичної рухливості (рухливості білків в електричному полі).

Швидкість руху білків в електричному полі визначають оптичними методами, спостерігаючи за швидкістю пересування межі між каламутним розчином білка та прозорим буферним розчином у приладі Тизеліуса (аналогічно визначенню швидкості седиментації білків). Електрофоретичну рухливість білка визначають як відношення між швидкістю його руху та напругою поля.

Нині для кількісного визначення, ідентифікації та визначення будови органічних речовин продуктів дедалі більшого значення набувають спектральні методи - абсорбційна спектроскопія, поляриметрія, електронна мікроскопія та ін. Спектральний_аналіз - фізичний метод визначення складу та будови речовини за її спектром, упорядкованим за довжиною хвилі електромагнітним випромінюванням. Для збудження речовини використовують полум'я пальника, енергію електричної дуги чи іскри.

3. Спектральний аналіз дає змогу встановити елементний, нуклідний і молекулярний склад речовини, її будову.

Поляриметрія. Поляриметричний метод аналізу заснований на вивченні поляризованого світла. Поляриметрію успішно використовують для кількісного визначення цукрів у харчових продуктах (наприклад, масової частки крохмалю в зерні, борошні, хлібобулочних виробах та ін.), що мають, як відомо, оптичну активність - здатність обертати площину поляризації світла.

Поляриметрію також використовують у вивченні структури білків і цукрів. Так, вимірювання оптичного обертання білків стало важливим методом дослідження їхньої вторинної структури. Використовують також різновид поляриметрії, що називається дисперсією оптичного обертання. Дисперсію оптичного обертання - зміна оптичного обертання з довжиною хвилі - застосовують для визначення частки спіралізованих ділянок білкової молекули та ступеня денатурації білкових речовин.

Властивість обертати площину поляризації в поліпептидах мають асиметричні атоми карбону; α-спіраль за рахунок своєї асиметрії посилює цю здатність. Тому величину оптичного обертання поліпептидів та її зміну з довжиною хвилі можна використовувати для визначення кількості в них α-спіральних ділянок, а також ступеня денатурації білків, що характеризується переходом а-спіралі у стан невпорядкованої структури.

Електронна мікроскопія. Електронний мікроскоп дає змогу одержати зображення дрібних частинок аж до макромолекул, збільшених у десятки й сотні тисяч разів. Ця властивість електронного мікроскопа грунтується на застосуванні потоку електронів для отримання зображення: потрапляючи на об'єкт, вони розсіюються тим сильніше, що щільніша його структура.

Перед електронно-мікроскопічним дослідженням матеріал фіксують і зневоднюють. В ультрамікротомії зафіксований матеріал заливають у щільне середовище, а потім розрізняють на ультрамікротомі скляним ножем. Для дослідження суспензій і дуже тонких зрізів застосовують заздалегідь підготовлені тонкі плівки-підкладки з колодію, формвару, вугілля або кварцу.

Досліджуваний матеріал фіксують для того, щоб запобігти руйнуванню його структури в процесі зневоднення або заливання в щільне середовище. Для фіксації застосовують розчини формальдегіду, глутаральдегіду чи інших альдегідів. Як фіксувальний і контрастувальний засіб часто використовують осмію чотириоксид (OsО₄) в ацетатвероналовому буфері.

Зневоднення матеріалу зазвичай здійснюють абсолютним спиртом. Зневоднений матеріал заливають у желатинові капсули з розчином смол (метакрилату, аралдиту, епону), які, застигаючи, утворюють гелі.