Селективное определение углеводов в энергетических напитках

Бычкова А.А.,¹ Попова Н.Н.²

¹ Воронежский государственный университет инженерных технологий,

Воронеж, Россия.

Аспирант 3г.

² Воронежский государственный университет инженерных технологий, Воронеж, Россия. Студент II курса.

Научный руководитель: Коренман Я.И.

В последние годы заметное распространение получили алкогольные и безалкогольные энергетические напитки. В их состав входят витамины, аминокислоты, углеводы, а также кофеин, обеспечивающий тонизирующий эффект. По данным спортивных врачей и диетологов, добавление кофеина в энергетические напитки увеличивает усвоение углеводов (фруктозы, глюкозы, сахарозы) из кишечника на 26%. Кофеин и углеводы в сочетании усиливают воздействие алкоголя на мозг. При сильных физических нагрузках, когда организм функционирует на пределе возможностей, кофеин-алкогольная дегидратация может привести к летальному исходу. В связи с распространяющейся фальсификацией продуктов пищевой и фармацевтической промышленности актуальность приобретает разработка надежных и легковыполнимых способов раздельного определения отдельных компонентов и установления подлинности напитков.

Цель исследования состоит в разработке методик экстракционного извлечения углеводов (фруктозы, глюкозы, сахарозы) при анализе энергетических напитков с применением экстракции бинарными смесями гидрофильных растворителей и последующим анализом экстракта методом потенциометрического титрования.

Механизм распределения моносахаридов (фруктозы, глюкозы) и дисахарида (сахарозы) между водной и органической фазами во многом определяется природой экстрагента. Сольватация объясняется образованием водородных связей между ОН-группами углеводов и свободными электронными парами атомов кислорода эфира (алкилацетаты). Взаимодействие углеводов со спиртами отличается от сольватации эфирами. Оно осуществляется преимущественно за счет свободных электронных пар атома кислорода ОН-групп углеводов и атома водорода ОН-группы спиртов, а также взаимодействием атома кислорода альдегидной (кетонной) группы углевода в ациклической форме и ОН-групп спиртов, которое вдвое превышает силы, обусловливающие взаимодействие экстрагентов с ОН-группами углеводов.

Спирты относятся к ассоциированным растворителям, однако при введении в систему спирт – вода дополнительного растворителя, например, этилацетата происходит ослабление межмолекулярных водородных связей, образующихся при ассоциации спиртов. При этом усиливается сольватация моно- и дисахаридов. Экстракция сопровождается синергетическим эффектом, максимум отклонения коэффициентов распределения от аддитивности достигается при содержании этилацетата в смеси не более 0,4 мольных долей. Это указывает на снижение влияния эфира на самоассоциацию спирта при насыщении им органической фазы. Максимальные коэффициенты распределения углеводов установлены при экстракции смесью на основе изопропилового спирта, что объясняется его наибольшим сродством к воде из числа изученных спиртов (С₃−С₅).

На основе методики потенциометрического определения производного глюкозы сорбита с применением раствора борной кислоты разработана методика селективного потенциометрического титрования углеводов в неводных средах. Изучены условия анализа: выбор электродов, природа и концентрация титранта. В качестве растворителя применен входящий в состав селективного для углеводов экстрагента изопропиловый спирт. Установлено, что изученные нами углеводы титруются в порядке снижения их растворимости в спирте.

Проанализированы несколько сортов алкогольных и безалкогольных энергетических напитков, производимыхе в России. В анализируемых энергетических напитках найденное содержание кофеина и углеводов в общем соответствует заявленному содержание углеводов (фруктозы, глюкозы, сахарозы) находится на безопасном уровне и в то же время достаточно для достижения необходимого эффекта от их применения. Фальсификация в анализируемых напитках не обнаружена. В энергетических напитках в качестве подсластителя применяют сахарозу, гидролизующуюся в кислой среде, или глюкозно-фруктозный сироп. Невысокое содержание моносахаридов в проанализированных напитках указывает на применение при их производстве сахарозы в качестве подсластителя.

Нами разработана методика, включающая экстракционное разделение и последующее определение углеводов методом потенциометрического титрования. Методика легковыполнима, характеризуется точностью, низкими пределами обнаружения углеводов; продолжительность анализа 40 - 50 мин. Методика применима для выполнения серийных анализов в лабораториях пищевых предприятий.

Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (г/к № П2264 от 13.11.2009).