Сравнительный анализ химического состава, содержания мякоти и витамина С в соках различных ценовых категорий



Введение

Современная пищевая промышленность уделяет огромное внимание качеству и безопасности продуктов, поскольку это напрямую связано с удовлетворением потребителей. Среднестатистический житель России потребляет около 17 литров сока в год. Одним из наиболее интересных объектов для исследования являются соки различных ценовых категорий, ведь они могут значительно отличаться по содержанию полезных веществ и других компонентов, влияющих на их питательную ценность и вкусовые характеристики.

Высококачественные соки должны содержать оптимальное количество витаминов и натуральных компонентов, при этом избегая избыточного содержания побочных продуктов термической обработки.

Считаю, что эта тема актуальна, ведь в современном мире богатое разнообразие сока и на примере своей работы, хочу сравнить химический состав напитков разной ценовой категории, и научиться выбирать лучший сок на основе его состава, чтобы избежать покупки некачественного напитка.

Цель работы:

Провести анализ и сравнение соков различных ценовых категорий, определив их химический состав, содержание мякоти, витамина С и наличие 5-гидроксиметилфурфурола, чтобы выявить различия в качестве и выбрать наиболее качественный продукт.

Задачи работы:

1. Определить и сравнить содержание мякоти в соках различных ценовых категорий.
2. Оценить содержание витамина С при помощи йодометрического метода.
3. Проверить наличие 5-гидроксиметилфурфурола используя высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ).
4. Идентифицировать вещества, присутствующие в соках различных категорий, при анализе методом ВЭЖХ.
5. Сравнить полученные данные между соками и определить наиболее качественный сок.

1. Литературный обзор

1.1. История сока

В первый раз соки появились в 3 веке до нашей эры в Кумранских рукописях, в них повествовалось о напитке, который можно было получать из смеси граната и инжира. В античные времена население употребляло сок из свежевыжатых фруктов. Намного позже, с 1920 годов Макс Герсон разработал диету, которая была основана на соках их свежих фруктов и овощей. Другие врачи выявили, что соки имеют целебные свойства. А с 1930 годов началось производство соков в СССР.

1.2. Процесс изготовления сока.

Для изготовления сока используют сырье, которое предварительно отчищают от грязи и бактерий, дальше избавляются от кожуры и косточек. После обработки фрукты измельчают, в результате получается мезга (масса, образованная после дробления фруктов или ягод), которая обрабатывается ферментами в теплообменнике. Дальше из переработанных фруктов получают сок, при помощи центрифугирования или при помощи пресса. Полученную жидкость подвергают фильтрации для удаления разных крупных частиц (мякоть, кожура) и получения прозрачного сока без посторонних веществ. В дальнейшем сок подвергают пастеризации с целью продлить срок хранения. Во время пастеризации сок нагревают до определенной температуры. Чтобы избавиться от бактерий. Пастеризация может быть кратковременной и тогда температура будет в пределах 80–90 градусах, а при долговременном процессе в течение получаса при температуре 60–75 градусов. После всех этапов сок отправляется на упаковку, чтобы воздух не попал в продукцию [1, с. 182].

1.3. Классификация сока по ценовой категории.

Ценовая категория соков часто показывает их качество. Премиум соки содержат больше натуральных ингредиентов и меньше добавок по сравнению с бюджетными вариантами [2, c. 141].

Соки можно разделить на 4 категории:

1. Бюджетные, например, «Сады Придонья», «Дары Кубани». Бюджетные напитки за 1 литр стоят 100–150 рублей.

2. Средней стоимости — «Добрый». Цена одного литра — от 190 до 250 рублей.

3. Премиум-соки — к примеру, Rich, цена за один литр — от 280 до 350 рублей

4. Детские соки, такие как «Агуша», «ФрутоНяня». Стоимость детских соков варьируется в районе 115–200 рублей за литр.

1.4. Классификация сока

1. Соки прямого отжима — изготовлены из свежих овощей и фруктов. («Сады Придонья»)

2. Восстановленные соки — это напитки из соков прямого отжима с добавлением разных компонентов на заводах. («Дары Кубани», «Агуша», «ФрутоНяня», «Rich»)

3. Нектары — напитки, содержащие большую часть воды, чем сока. («Добрый»)

4. Морсы — напитки, состоящие из воды и не имеющие приторную сладость.

5. Сокосодержащие напитки — это напитки, состоящие на половину из соков, а другая часть содержит красители, ароматизаторы, подсластители. [3, с. 357]

1.5. Химический состав сока

В состав любого сока входят: минеральные соли (натрия, железа, калия), органические кислоты (лимонная, яблочная), углеводы, белки, жиры, пектиновые вещества, вода, витамины (С, В1–6). Основу сока составляют фрукты или овощи [4, с. 70].

1.6. Содержание 5-гидроксиметилфурфурола

При производстве, длительном хранение в соках образуется 5-гидроксиметилфурфурол (5-ГМФ). Содержание 5-ГМФ в соках может использоваться как индикатор качества продукции, так как более низкое содержание 5-ГМФ коррелирует с меньшей по длительности термической обработкой. В соках он может быть в размере 20 мг на литр, а для цитрусовых 10 мг на литр. Его наличие строго контролируется при производстве продукции. Это вещество является органическим и токсичным. Оно является промежуточным веществом в период распада сахаров. 5-оксиметилфурфурол образуется в процессе гидролиза в кислой среде, представляет из себя бесцветную жидкость. Высокое содержание данного вещества может привести к судорогам конечностей и параличу. При малых дозах начинается угнетение нервной системы из-за своего токсичного свойства. Также способен вызвать повреждение генетической информации внутри клетки [5, с. 391].

1.7. Польза и вред сока

Какое же влияние оказывает сок на наш организм?

Польза сока:

1. Могут содержать полезные витамины и минералы, только в том случае, если сок сделан из свежевыжатых фруктов или овощей.
2. Наличие консервантов помогает продлить срок хранения продукции.
3. В пакетированных соках сохраняются витамины группы В, минеральные вещества и бета-каротин.

Вред сока:

1. Некачественные пищевые добавки потенциально могут привести к заболеваниям и аллергическим реакциям.

2. В некоторых соках содержится избыточное содержание сахара, что может привести к увеличению веса и может привести к диабету. Таким образом многие покупные соки не являются полезными, так как в процессе пастеризации они теряют свои свойства, но содержат некоторые витамины и минералы [6, с. 86].

2. Результаты

2.1. Анализ содержания мякоти.

Для определения содержания мякоти в соках следует выполнить следующий процесс. В пробирки объемом 1,5 мл наливают 1 мл тщательно размешанного сока. Пробирки с соком помещают в стакан с горячей водой, температура которой составляет 85–95 °C. Пробирки выдерживают в воде до тех пор, пока температура сока не достигнет 60 °C. Далее нарезают фильтровальную бумагу размером 5x5 см и взвешивают ее на аналитических весах. Образцы сока с помощью дозатора переносят на фильтровальную бумагу. После этого бумага с нанесенным соком высыхает, и после высыхания ее снова взвешивают на аналитических весах. Массу осадка сока определяют как разницу между массой бумаги до нанесения образца и после высыхания.

Рис. 1. Фильтровальная бумага после нанесения пробы сока. Образцы: 1 — Rich, 2 — Добрый, 3 — Агуша, 4 — ФрутоНяня, 5 — Сады Придонья, 6 — Дары Кубани

Процентное содержание мякоти вычисляется по формуле: X = (m1⋅100)/m, где m1 — масса осадка сока, m — масса нанесенного образца сока.

Исследование содержания мякоти в соках различных брендов показало результаты, отражённые в таблице 1.

Таблица 1

Содержание мякоти в соках различной ценовой категории

Название сока	Содержание мякоти, %
Rich	2,5
Добрый	2
Агуша	4
ФрутоНяня	3,6
Сады Придонья	2
Дары Кубани	1,2

Содержание мякоти в соках дорогих и средних ценовых категорий, таких как RichиДобрый, составляет 2,5 % и 2 % соответственно. Эти значения аналогичны содержанию мякоти в недорогом соке Сады Придонья , где тоже 2 %. Это позволяет сделать вывод о том, что по данному показателю дорогие и средней цены соки не отличаются от дешёвого.

В соке Дары Кубани содержится наименьшее количество мякоти среди всех изученных образцов — всего 1,2 %, что гораздо меньше по сравнению с другими соками.

Эти данные показывают, что высокая цена не всегда означает большее количество мякоти в соке. Потребители могут найти хорошие варианты и среди недорогих соков.

2.2. Определение содержания витамина С

Приготовление 0,01 М раствора йода

Для проведения анализа содержания витамина С мы использовали 0,01 М раствор йода, который был приготовлен из 5 %-го раствора йода. Чтобы достичь нужной концентрации, было отобрано 5,08 мл 5 %-го раствора йода и далее добавляли дистиллированную воду до общего объема 100 мл. Таким образом, была получена конечная концентрация раствора йода 0,01 М.

Титрование

К измеренному объёму в 50 мл яблочного сока добавляют 1 мл крахмального индикатора. Затем из бюретки медленно вливают 0,01 М раствор йода в титруемый раствор, постоянно помешивая содержимое колбы. Раствор йода добавляют до тех пор, пока сок не станет синевато-чёрным. После завершения титрования записывают объём использованного 0,01 М раствора йода.

Принцип расчета содержания аскорбиновой кислоты (витамина С)

1) Концентрация 0,01 М означает, что в 1 мл раствора содержится 0,01 моль йода (I2).

По уравнению реакции аскорбиновой кислоты с йодом: C6H8O6+I2→C6H6O6+2HI Количество молей аскорбиновой кислоты равно количеству молей йода, использованного в реакции.

2) 1 моль аскорбиновой кислоты (C6H8O6) весит 176 г. Таким образом, 1 мл 0,01 М раствора йода эквивалентен 1,76 мг аскорбиновой кислоты.

3) Поскольку объем сока составляет 50 мл, содержание витамина С рассчитывается следующим образом:

Содержание витамина С (мг/мл) = (V(I2) ×1,76)/50,

где V(I2) — объем использованного раствора йода в миллилитрах.

Рис. 2. Образцы соков

Таблица 2

Содержание витамина С в соках различной ценовой категории

Название сока	Содержание витамина С, мг/мл
Сок Rich	0,05
Сок «Добрый»	0,45
Сок «Агуша»	0,028
Сок «ФрутоНяня»	0,08
Сок «Сады Придонья»	0,04
Сок «Дары Кубани»	0,04

Эти данные показывают, что соки различаются по содержанию витамина С, и высокая цена не всегда означает высокое содержание этого витамина. Например, сок Добрый, который может быть средней ценовой категории, содержит значительно больше витамина С по сравнению с Rich.

2.3. Определение наличия 5-гидроксиметилфурфурола и идентификация веществ, содержащихся в соках

Исследование проводили с применением метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Для определения наличия 5-гидроксиметилфурфурола использовали прибор Милихром А-02, колонка — ProntroSil-120–5-C18-AQ. Вводимый объем пробы — 2 мкл. Скорость потока — 200 мкл/мин. В качестве подвижной фазы применяли 2 вида элюентов: элюент № 1: [4М LiClO4–0,1M HClO4]: H2O = 1:19 и элюент № 2: ацетонитрил. Далее анализ проводили в двух вариантах соотношения элюентов по объему согласно условиям, найденным в литературных источниках:

Параметр № 1 — Элюент № 1: Элюент № 2 = 70:30 (рис. 3)

Параметр № 2 — Элюент № 1: Элюент № 2 = 85:15 (рис. 4)

Детектирование проводилось при длине волны 280 нм.

Рис. 3. Хроматограмма сока «Фрутоняня» при соотношении Элюента № 1: Элюента № 2 = 85:15

Рис. 4. Хроматограмма сока «Фрутоняня» при соотношении Элюента № 1: Элюента № 2 = 70:30

5-гидроксиметилфурфурол не был обнаружен ни в одном из исследованных образцов сока. Однако были выявлены другие вещества в зависимости от соотношения элюентов (таблица 3–4).

Таблица 3

Обнаруженные соединения при соотношении подвижной фазы элюент № 1: элюент № 2 = 85:15

	Rich	Добрый	Агуша	ФрутоНяня	Сады Придонья	Дары Кубани
Аскорбиновая кислота (Витамин С)	+	+	+	+	+	+
Оротовая кислота (Витамин В13)	+	+	+	+	+	+
Ниацин (Витамин В3)	-	-	-	+	+	+

Таблица 4

Обнаруженные соединения при соотношении подвижной фазы элюент № 1: элюент № 2 = 70:30

	Rich	Добрый	Агуша	Фрутоняня	Сады Придонья	Дары Кубани
Оротовая кислота (Витамин В13)	+	+	+	+	+	+
Аскорбиновая кислота (Витамин С)	+	+	+	+	+	+
3-Гидроксиманделовая кислота	+	-	+	+	-	-
Ниацин (Витамин В3)	-	-	-	+	+	+
Краситель Е132 (индигокармин)	+	-	+	+	-	+
Краситель Е110	-	-	-	-	-	+
Бергенин	-	+	-	-	-	-
Гомогензиновая кислота	+	-	-	-	-	-
Фолиевая кислота (Витамин В9)	+	-	-	+	-	-

3. Выводы

1. Наибольшее содержание мякоти оказалось у соков марки «Агуша» (4 %) и «ФрутоНяня» (3,6 %), что позволяет сделать вывод об использовании более качественного и натурального сырья для производства напитков. В то же время соки Rich (2,5 %) и «Добрый» (2 %) показывают средние значения по содержанию мякоти, а «Дары Кубани» имеют самое низкое значение (1,2 %).
2. При расчёте содержания витамина С, оказалось, что в соке «Добрый» 0,45 мг/мл витамина С. В то время как у «Агуши» и «Даров Кубани» были значительно меньшие показатели — 0,028 мг/мл и 0,04 мг/мл соответственно. Это может быть связано с разными методами обработки, хранения продуктов и ценовой разницей соков.
3. Анализ ВЭЖХ показал, что во всех соках присутствует оротовая кислота (витамин В13) и аскорбиновая кислота (витамин С). Однако другие соединения менялись. Например, 3-гидроксиманделовая кислота была найдена в соках Rich, «Агуша» и «ФрутоНяня». Краситель Е132 обнаружен в соках Rich, «Агуша», «ФрутоНяня» и «Дары Кубани». Также краситель Е110 был обнаружен в соке «Дары Кубани». Такие красители являются синтетическими и могут в больших дозах нанести вред организму. 5-гидроксиметилфурфурол не был обнаружен при анализе ВЭЖХ.
4. Сравнивая все данные, можно сделать вывод, что соки «Добрый» и «ФрутоНяня» являются напитками, содержащими наибольшее количество витамина С и других веществ. Таким образом, выбор наиболее качественного сока зависит от предпочтений потребителей в отношении содержания мякоти, витаминов и наличия синтетических добавок.

Литература:

1. Беляев А. А. Концепция проектирования технологической линии для изготовления плодово-ягодного сока //Вестник Красноярского государственного аграрного университета. — 2012. — №. 8. — С. 183–187.
2. Бургат В. В., Савчук К. Ф. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИРОВОГО РЫНКА ФРУКТОВЫХ СОКОВ //Актуальные проблемы современной экономики. — 2021. — С. 140–144.
3. Мочанкина В. В., Рябкова Д. С. Выявление потребительских предпочтений при выборе соков //Перспективы устойчивого развития АПК. — 2017. — С. 356–360.
4. Зуйкова Е. Б., Романюк А. И., Тен Т. И. Исследование химического состава безалкогольных напитков //Успехи в химии и химической технологии. — 2011. — Т. 25. — №. 11 (127). — С. 68–71
5. Урженко В. В. и др. Исследование продуктов питания на содержание 5-оксиметилфурфурол и его влияние на организм человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с диодно-матричным детектором серии Agilent 1260 //Вестник Казахского Национального медицинского университета. — 2017. — №. 3. — С. 390–393
6. Ткачева Н., Елисеева Т. Яблоки–польза и вред, доказанные диетологами //Журнал здорового питания и диетологии. — 2021. — Т. 3. — №. 17. — С. 84–88.