Metody mowoczesnego wykrywania zafałszowań miodu.pdf

Higiena żywności i pasz

Metody nowoczesnego wykrywania

zafałszowań miodu

syropami cukrowymi ze skrobi

Current methods for detection of honey

adulteration with starch sugar syrups

Lipiński Z. 1 , Czajkowska K. , Institute of Animal

Reproduction and Food Research of Polish

Academy of Sciences in Olsztyn 1 , Corpo Sp. z o.o.

in Łódź 2

Zbigniew Lipiński 1 , Katarzyna Czajkowska 2

In this paper the problem of the detection of hon-

ey adulteration with diferent sugars but mostly with

those made from the fructose high corn syrup (HFCS),

was presented. The consideration was conducted re-

garding honey composition and physicochemical prin-

ciples allowing implementation of stable carbon iso-

tope ratio analysis/mass spectrometry (SCIRA/MS)

into the practical detection method mentioned above.

Some other methods were also presented. Finally the

authors presented general example of practical inter-

pretation of the results of honey adulterations with

C-3 and C-4 sugars, based on EA/LC-IRMS method,

which is commonly used by the most technically ad-

vanced world laboratories.

z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie 1 oraz Corpo Sp. z o.o.

w Łodzi 2

Z uwagi na odżywczą oraz leczniczą

nazwą „izoglukoza” (5). Syropy te zwykle

zawierają dużo fruktozy (high fructose corn

syrup – HFCS). Najnowsze z nich, szcze-

gólnie przeznaczone dla pszczół, zawierają

więcej glukozy niż fruktozy, czego przykła-

dem jest chociażby syrop ze skrobi psze-

nicznej o nazwie Apifortuna HF 1575, któ-

ry zawiera 15% fruktozy, 22% glukozy, 42%

maltozy, 8% maltotriozy oraz 15% innych

cukrów złożonych, czy syrop o nazwie Roy-

al Sirop, który zawiera 15% fruktozy, 22%

glukozy, 43% maltozy i 20% maltotriozy.

Fakt pojawiania się zafałszowania mio-

du omawianymi syropami stanowi poważ-

ne wyzwanie dla laboratoriów badających

usługowo jego jakość, bowiem do niedaw-

na zafałszowania miodu cukrem, syropa-

mi HFCS i podobnymi wykrywano i ozna-

czano, posługując się analizą składu obec-

nych w nim pyłków, analizą sensoryczną

oraz analizą składu cukrów i aminokwa-

sów, a także aktywności enzymów, w tym

szczególnie inwertazy oraz diastazy i ba-

daniem stężenia hydroksymetylofurfuro-

lu (HMF) oraz proliny (6).

Z uwagi na niedoskonałość metod ana-

litycznych zafałszowania miodu syropa-

mi HFCS i podobnymi były przez wiele

lat trudne do wykrycia. Dopiero z chwi-

lą odkrycia w 1977 r. przez Donera i Whi-

tea (7), że stosunek izotopów węgla 13 C

do 12 C w syropie kukurydzianym różni

się od tego w miodzie naturalnym, zaczął

się rozwój metod badawczych pozwala-

jących na skuteczniejszą eliminację mio-

dów fałszowanych cukrami, w tym pocho-

dzącymi z tego typu syropów. Nastąpiło to

w kilka lat po tym jak White i Doner (8,

9) opublikowali nowatorską metodę ba-

dania omawianego zafałszowania miodu

syropami HFCS z użyciem spektrometrii

masowej. Należy wyjaśnić, że wiele pier-

wiastków chemicznych, np. atom węgla

z CO 2 , posiada dwa i więcej naturalnych

izotopów o tych samych właściwościach

chemicznych, aczkolwiek niewyobrażal-

nie różniących się masą atomową, co jed-

nak pozwala im wchodzić w różnym stop-

niu w reakcje chemiczne i wykazywać nie-

wielkie różnice w składzie izotopowym

substancji, w których są one obecne (9).

Powstałe w ten sposób różnice, co do ilo-

ści tych izotopów, np. izotopu węgla 13 C

wartość miodu wszelkie jego zafałszo-

wania są przedmiotem stałej kontroli w tro-

sce o dobro konsumentów. Metody i tech-

niki badawcze służące tej kontroli są cią-

gle udoskonalane, na wszystkich etapach

jego drogi, tzn. od pszczelarza aż na półki

sklepowe, zarówno w wymiarze między-

narodowym, jak i krajowym.

Z chemicznego punktu widzenia głów-

nym składnikiem miodu są cukry, które sta-

nowią 95% jego suchej masy (1). Średnio

w miodach pochodnych nektaru kwiatowe-

go znajduje się 17,2% wody, 38,19% frukto-

zy, 31, 29% glukozy, 1,31% sacharozy, 8, 8%

innych cukrów oraz 17,2% wody (2, 3). Przy

czym fruktoza rozpuszcza się w wodzie dwa

razy lepiej niż glukoza (4). Interesujące jest,

że po enzymatycznym odłączeniu przez in-

wertazę (enzym gruczołów gardzielowych

pszczoły) cząsteczki fruktozy od cząstecz-

ki sacharozy powstała cząsteczka glukozy

może przejściowo łączyć z innymi cząstecz-

kami glukozy w cząsteczki maltozy. Śred-

nie pH miodów wynosi 3,91 (3,2–4,5; 4).

Z uwagi na dużą zawartość cukrów

miód był początkowo fałszowany syropem

z sacharozy, a następnie syropami gluko-

zowo-fruktozowymi ze sztucznie inwerto-

wanej sacharozy. W ostatnim czasie rów-

nież w Polsce, między innymi na skutek

podjęcia krajowej produkcji syropów cu-

krowych ze skrobi pszennej, zaczyna poja-

wiać się problem zafałszowań miodu tymi

syropami, aczkolwiek zjawisko to jest ogra-

niczone wysoką ceną tych syropów w po-

równaniu do ceny cukru. W większości

przypadków zafałszowania te są nieumyśl-

nym skutkiem źle skalkulowanego przez

pszczelarza zapotrzebowania pszczół na

pokarm węglowodanowy w okresach bez-

pożytkowych lub nadmiernego karmienia

tego typu pokarmem w trakcie uzupełnia-

nia zapasów zimowych.

W skali świata proceder fałszowania

miodu znacznie się nasilił dopiero po

wprowadzeniu do żywienia pszczół ta-

nich syropów cukrowych, które produku-

je się ze skrobi kukurydzianej, pszenicznej

oraz ryżowej. Stało się to w 1959 r., kiedy

Japończycy opracowali sposób na przero-

bienie glukozy otrzymywanej ze zbóż na

fruktozę. Syropy te znane są pod potoczną

Keywords: honey, adulteration, starch, sugars.

w stosunku do 12 C w cukrach nektaru i po-

chodnych skrobi, wynikają również z fak-

tu, że wolniej reagujący 13 CO 2 ulega więk-

szemu zubożeniu u roślin C-3 niż u roślin

C-4. Znaczenie tych dwóch ostatnich ter-

minów wynika z faktu, że u miododajnych

roślin, tzw. C-3, dwutlenek (CO 2 ) łączy się

z cząsteczkami, które zawierają trzy ato-

my węgla przed ich włączeniem się w fo-

tosyntezę, zaś u tzw. roślin C-4 wspomnia-

ny CO 2 łączy się z cząsteczkami, które

w tym czasie posiadają cztery atomy wę-

gla. Do tych ostatnich roślin należy trzci-

na cukrowa, sorgo, kukurydza itp. (6).

Odkrycie, że rośliny należące do róż-

nych szlaków metabolicznych C-3, C-4,

CAM w czasie fotosyntezy wytwarzają cu-

kry różniące się stosunkiem izotopów wę-

gla 13 C/ 12 C stało się szczególnie przydatne

do opracowania bardziej zawansowanych

technicznie metod wykrywania zafałszo-

wań miodu syropami skrobiowymi z wy-

korzystaniem spektrometrycznej analizy

stosunku izotopów węgla 13 C/ 12 C (stable

carbon isotope ratio analysis/mass spec-

trometry – SCIRA/MS). Na przykład przez

porównanie różnicy wartości δ (δ values),

wynikającej ze stosunku ilości izotopu wę-

gla 13 C do 12 C w cukrach z nektaru (miodu)

z tzw. roślin C-3, do wartości δ w cukrach

z trzciny cukrowej oraz ze skrobi z tzw.

roślin C-4, z których otrzymuje się wspo-

mniane syropy zbożowe, kukurydziane itp.

(10), mając na względzie, że udział poszcze-

gólnych izotopów w przyrodzie jest sta-

ły (11). Pomiary wartości δ 13 C można też

porównywać z „δ 13 C Vienna Pee Dee Be-

lemnite (r V-(PDB) referent standard” (6) .

Materiał ten posiada wartość δ 13 C wyższą

417

Życie Weterynaryjne • 2012 • 87(5)

Higiena żywności i pasz

niż nieomal wszystkie zbudowane na ato-

mach węgla substancje. Nazwa tego stan-

dardu referencyjnego wiąże się z faktem,

że został on opracowany przy użyciu mor-

skiej skamieliny z okresu kredowego o na-

zwie Belemnitella americana , znalezionej

w formacji skalnej o angielskiej nazwie Pee

Dee. Formacja ta znajduje się w Południo-

wej Karolinie w USA.

W praktyce wartość δ 13 C dla syropu C-4

jest bliska 10%, zaś średnia wartość δ 13 C

dla miodów jest 24% (12). Z tej przyczy-

ny zafałszowanie miodu syropem, otrzy-

manym np. z kukurydzy czy trzciny cu-

krowej powoduje, że stosunek izotopów

13 C/ 12 C spada do wartości pośrednich po-

między powyższym wartościami granicz-

nymi. Niestety sprawność wykrywania za-

fałszowań miodu syropami HFCS z uży-

ciem standardów referencyjnych nie jest

bardzo dokładna, bowiem pozwala z całą

pewnością wykryć zafałszowanie na po-

ziomie powyżej 7% (12).

Omówiona powyżej oryginalna meto-

da mierzenia stosunku izotopów 13 C do 12 C

opisana przez Duisberga i Hadorna (13)

oraz Brookesa i wsp. (14), została następnie

udoskonalana przez White i Wintersa (15),

a później przez samego White’a (6), którzy

wykazali, że białko obecne w miodzie tuż

przed jego zafałszowaniem omawianymi

syropami może służyć jako wewnętrzny

wzorzec układu izotopów 13 C/ 12 C. Ostat-

nio Ellein i Raezke (6) zaproponowali, aby

do tego celu połączyć metodę spektrome-

tryczną z metodą chromatograii cieczo-

wej (δ 13 C-EA/LC-IRMS), zaś Czen i wsp.

(17) przedstawili zupełnie nową metodę

w oparciu o spektroskopię w podczerwieni.

Pomimo że oznaczenie zawartości

wspomnianych izotopów w miodach i wy-

ekstrahowanych białkach pozwala na wy-

krycie zafałszowania miodu cukrami po-

chodzącymi ze skrobi, to niestety nie ujaw-

nia zafałszowania cukrami z roślin C-3,

bowiem pochodzą one z tego samego szla-

ku metabolicznego. Aby temu sprostać,

Graudon i wsp. (18) sprzęgli metodę SCI-

RA/MS z metodą spektroskopii magne-

tycznej rezonansu jądrowego (deuterium

nuclear magnetic resonance spectrosco-

py – NIR). W metodzie NIR wykorzystu-

je się izyczne zjawisko, które polega na

tym, że zawartość deuteru (izotopu wodo-

ru) w specyicznych miejscach cząsteczki

cukrów nektaru jest większa niż np. w cu-

krach z buraków.

Należy podkreślić, że do ścisłej czo-

łówki światowej w obszarze badań jako-

ści miodu należą laboratoria niemieckie

takich irm, jak np. Intertek Food Servi-

ces GmbH czy Quality Services Interna-

tional GmbH.

Obecnie do wykrywania zafałszowań

cukrami C-3 oraz cukrami C-4, wymie-

nione irmy stosują wspomnianą wcześniej

metodę EA/LC-IRMS. Jak już zaznaczo-

no, według tej metody zawartość cukrów

C4<7% oznacza, że miód spełnia wymaga-

nia Unii Europejskiej co do jakości. Jeżeli

zawartość cukrów C-4 jest w miodzie zbyt

duża (C4>7%), to taki miód uważa się za

zafałszowany syropem cukrowym ze skro-

bi kukurydzianej lub pszenicznej, jakkol-

wiek granica wykrywalności dla tego ba-

dania wynosi 0,7%.

Cukry C-3 wykrywa się na podstawie

wartości δ 13 C dla glukozy, fruktozy, dwucu-

krów, trójcukrów i innych oligosacharydów

oraz ich różnic. Jeżeli różnice te mieszczą

się w określonych wartościach F-G pomię-

dzy <-1; +1> oraz maksymalnie pomiędzy

<-2,1; +2,1>, to wówczas miód nie jest za-

fałszowany cukrami C3. Jeżeli nawet jeden

z dwóch parametrów nie mieści się w tych

granicach, to wówczas miód uważa się za

zafałszowany.

Dodatkowo ważnym wskaźnikiem za-

fałszowania miodu syropami cukrowymi

z kukurydzy i pszenicy jest obecność oligo-

sacharydów (12) . Ich granica wykrywalno-

ści wynosi 0,7%. Jeżeli zostaną one wykryte

w miodzie, w ilości powyżej tego poziomu,

to świadczy to o jego zafałszowaniu. Jeżeli

zaś zostanie wykryta ich obecność poniżej

tego poziomu, to irmy oferują dodatkowe

badanie na obecność prawdopodobnego

zafałszowania syropem ryżowym. Pierw-

sze badania tego typu zostały zaoferowa-

ne 20 lutego 2012 r.

W pakiecie oferty badań zafałszowań

miodu omawianymi syropami znajdują się

również badania na aktywność enzymów:

beta-fruktofuranozydazy oraz beta- i gam-

ma-amylazy. Ponieważ enzymy te są sto-

sowane w produkcji syropów cukrowych

ze skrobi, to ich duża aktywność świad-

czy o obecności w miodzie fałszujących

go cukrów C-4. Dla beta-fruktofuranozy-

dazy granica wykrywalności (limit of de-

tection) wynosi 20 j/kg. Aktywność poni-

żej tego poziomu jest aktywnością natu-

ralnie występującą w miodzie. Oczywiście

aktywność powyżej tego poziomu świad-

czy o zafałszowaniu.

Dla beta- i gammaamylazy granica wy-

krywalności wynosi 1j/kg, jednakże według

wymienionych wcześniej laboratoriów, je-

żeli dwa pozostałe badania, tzn. 13 C oraz

beta-fruktofuranozydazę, nie wskazują na

zafałszowanie, to poziom aktywności po-

niżej 5j/kg jest aktywnością naturalnie wy-

stępującą w miodzie.

Pomimo że aktywność tych enzymów

można w łatwy sposób zniszczyć, np. ter-

micznie, to w celu wykluczenia wszelkich

podejrzeń co do poprawności analizy i otrzy-

manych wyników badań zwykle wykonywa-

ne są wszystkie trzy wymienione badania.

Należy podkreślić, że w dobie po-

wszechnego fałszowania produktów

żywnościowych miód wciąż należy do

najwartościowszych i najbezpieczniejszych

pokarmów człowieka. Jednocześnie jest on

najczęściej badanym produktem spożyw-

czym, w tym przed dopuszczeniem go do

obrotu hurtowego, w trakcie obrotu mię-

dzy hurtowniami, a także bardzo często

tuż przed dopuszczeniem go do sprzedaży

bezpośredniej w obszarze handlu wielko-

towarowego. Stąd nie spotyka się w handlu

detalicznym miodów zafałszowanych sy-

ropami cukrowymi, w tym ze skrobi psze-

nicznej oraz kukurydzianej.

Piśmiennictwo

1. Bogdanov S., Ruof K., Oddo L. P.: Physico-chemical me-

thods for the characterization of unioloral honeys: a re-

view. Apidologie 2004, 35, S pecial issue , 4-17.

2. White J.W., Riethof M.L., Subers M.L., Kushnir I.: Com-

position of American honeys. US Department of Agricul-

ture Technical Bulletin . 1962, 1261.

3. Doner L.W.: he sugars of honey – a review. J. Sci. Food

Agric . 1977, 28 , 443-456.

4. Morse R.A. Hooper T.: he Illustrated Encyclopedia of Be-

ekeeping . Edit. by R.A. Morse and Ted Hooper. E.P. Dut-

ton, Inc., New York 1985.

5. Rybak-Chmielewska H., Konopacka Z.: Co to jest izoglu-

koza? Pszczelarstwo 2004, 5 , 6.

6. Ellein L., Raezke K.P.: Improved detection of honey adul-

teration by measuring diferences between 13 C/ 12 C stable

carbon isotope ratios of protein and sugar compounds

with a combination of elemental analyzer - isotope ra-

tio mass spectrometry and liquid chromatography - iso-

tope ratio mass spectrometry (δ 13 C - EA/LC-IRMS). Api-

dologie. 2008, 39, 574-587.

7. Doner L. W., White J.W. Jr.: l3C/UC ratio is relatively uni-

form among honeys. Science 1977 , 197 , 891-892.

8. White J.W., Doner L.W.: Mass spectrometric detection

of high fructose corn syrup in honey by 13C/12C ratio.

A collaborative study. J. Assoc. Oic. Anal. Chem . 1978,

61 , 746-750.

9. White J.W., Doner L.W.: he 13 C/ 12 C ratio in honey. J. Apic.

Sci. 1978, 172 , 94-99.

10. Padovan G.J., de Jong D., Rodrigues L.P., Marchini J.S.: De-

tection of adulteration of commercial honey samples by

the 13C/12C isotopic ratio. Food Chem . 2003, 82 , 633-636.

11. Targoński Z., Stój A.: Zafałszowania żywności i metody

ich wykrywania. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość

2005, 45, supl. 30-40.

12. Bogdanov S., Martin P.: Honey authenticity: a review.

Swiss Bee Research Centre . 2002, 1-20.

13. Duisberg H., Hadorn H.: Welche Anforderungen sind an

handles honige zu stellen ? Mitt. Lebensm. Hyg . 1966, 57:

627-629.

14 . Brookes S.T., Barrie A., Davies J.E.: A rapid 13 C/ 12 C test

for determination of corn syrups in honey. J. Assoc. Of-

ic. Anal. Chem . 2002, 61 , 746-750.

15 . White, J. W. and Winters, K.: Honey protein as internal

standard for stable carbon isotope ratio detection of adul-

teration of honey. J. Assoc. Oic. Anal. Chem . 1989, 72 ,

907-911.

16. White J.W.: Internal standard stable carbon isotope ratio

method for determination of C-4 plant sugars in honey:

Collaborative study and evaluation of improved protein

preparation procedure . J. Assoc. Oic. Anal. Chem . 1992,

75 , 543-548.

17. Chen L., Xue X., Ye Z., Zhou J., Chen F., Zhao J.: Deter-

mination of Chinese honey adulterated with high fruc-

tose corn syrup by near infrared spectroscopy. Food Che-

mistry . 2011, 128 , 1110-1114.

18. Giraudon S., Danzart M., Merle M.: Deuterium nucle-

ar magnetic resonance spectroscopy and stable carbon

isotope ratio analysis mass spectrometry of certain mo-

noloral honeys. J. Assoc. Oic. Anal. Chem . 2000, 83 ,

1401-1409.

Dr hab. Zbigniew Lipiński, Instytut Rozrodu Zwierząt i Ba-

dań Żywności PAN w Olsztynie, ul. Tuwima 10, 10-748

Olsztyn.

418

Życie Weterynaryjne • 2012 • 87(5)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: