Кислоты
СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для определения яблочной, лимонной, молочной, уксусной и других органических кислот в пищевом сырье и продукции энзиматическими методами.
Под органическими кислотами чаще всего подразумевают карбоновые кислоты – вещества, в молекулах которых присутствует карбоксильная группа –COOH. Эти кислоты наиболее распространены в природе. Помимо карбоновых к органическим кислотам относятся аминокислоты – составляющие белков, в которых наряду с карбоксильной группой присутствует также группа –NH2, сульфоновые кислоты, содержащие группу –SO2OH и некоторые другие вещества. Все органические кислоты значительно слабее минеральных, или неорганических кислот и хорошо растворяются в органических растворителях. Чем выше молекулярная масса карбоновой кислоты, тем хуже она растворяется в воде. Органические кислоты присутствуют в живых организмах, а также могут вырабатываться бактериями. Многие из них используют в пищевой промышленности в качестве консервантов.
Аскорбиновая кислота, или витамин C, присутствует во многих овощах и фруктах, в том числе, в облепихе, черной смородине, перце и капусте. Аскорбиновую кислоту и ее соли широко используют в медицине, косметологии и пищевой промышленности в качестве антиоксиданта и регулятора кислотности (пищевые добавки E300-E305). Однако длительное употребление этого витамина в очень высоких дозах приводит к заболеваниям, в том числе, к образованию камней в почках. Поэтому во многих странах, в том числе, в Российской Федерации законодательно введены максимально допустимые концентрации этого вещества в продуктах питания.
Винная (тартаровая, диоксиянтарная) кислота относится к оксикислотам: она содержит как карбоновую, так и гидроксильную (–OH) группу. Она присутствует в фруктовых соках, в том числе, в виноградном соке. В ходе брожения вина она реагирует с калием, образуя винный камень. Винную кислоту и ее соли применяют в пищевой промышленности в качестве антиоксиданта и регулятора кислотности (пищевые добавки E334-E337), а также используют в медицине, химической и текстильной промышленности и в аналитической химии. Винная кислота стабилизирует цвет вина и влияет на его вкус, поэтому ее анализ важен для этой отрасли.
Бета-гидроксимасляная кислота – это карбоновая гидроксикислота. Она является промежуточным продуктом окисления жирных кислот и при нехватке глюкозы используется для поддержания работы мозга, а также, у новорожденных – для легких. Высокий уровень этого вещества в крови, например, при голодании или низкоуглеводных диетах, приводит к кетоацидозу – потенциально смертельному изменению кислотно-щелочного баланса организма. Присутствие бета-гидроксимасляной кислоты в яйце в концентрации, превышающей 5 мг/кг указывает на то, что оно является оплодотворенным и проходило инкубацию. Измерение этого параметра позволяет определить свежесть яйца.
Глутаминовая кислота является дикарбоновой аминокислотой. Она входит в состав белков и является нейромедиатором – обеспечивает передачу сигналов в нервной системе. Глутаминовая кислота и ее соли – глутаматы – определяют вкус умами. В пищевой промышленности их используют в качестве усилителей вкуса продуктов быстрого приготовления, колбас и другой мясной продукции, соусов (добавки E620 – E625). Согласно ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных веществ», содержание глутаминовой кислоты и глутаматов в пищевой продукции не должно превышать 10 г/кг.
Глюконовая кислота – это полигидроксикарбоновая кислота, один из возможных продуктов окисления глюкозы. В природе глюконовая кислота присутствует в растительной продукции, меде и вине. Ее и ее соли – глюконаты – используют в фармацевтике, косметологии и пищевой промышленности как регуляторы кислотности, наполнители, эмульгаторы и разрыхлители (пищевые добавки E574-E580). Допустимые уровни содержания глюконовой кислоты и ее солей в готовых пищевых продуктах указаны в «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» и в ТР ТС 029/2012.
Лимонная кислота относится к трехосновным карбоновым кислотам. Она хорошо растворяется в воде. Она присутствует у всех аэробных организмов и участвует в реакциях клеточного дыхания – цикле Кребса. Особенно велико содержание лимонной кислоты в цитрусовых, хвое и некоторых ягодах. Изолимонная кислота – изомер лимонной кислоты, ее соли называют изоцитратами. Как и лимонная кислота, изоцитрат участвует в клеточном дыхании. Анализ соотношения цитратов к изоцитратам позволяет определить подлинность натуральных цитрусовых соков. Лимонную кислоту и ее соли – цитраты – используют в качестве регуляторов кислотности, консервантов и вкусовых добавок (E330-E333), а также в косметологии, медицине, строительстве, средствах бытовой химии. Согласно ТР ТС 023/2011 «На соковую продукцию», содержание лимонной кислоты в восстановленных соках не должно превышать 3 г/л, во фруктовых нектарах – 5 г/л.
Молочная кислота образуется в ходе молочнокислого брожения глюкозы, которое может происходить как в пищевых продуктах под действием бактерий, так и в мышцах. Эта кислота может служить источником энергии для клеток, в особенности, нейронов головного мозга, при высоких нагрузках или при нехватке глюкозы. Она и ее соли лактаты присутствуют в кисломолочных продуктах, таких, как кефир. В пищевой промышленности молочную кислоту используют в качестве консерванта (добавка E270). Анализ молочной кислоты в пищевой продукции позволяет выявить ее микробную контаминацию. Кроме того, согласно ТР ТС 029/2012, содержание молочной кислоты в фруктовых нектарах не должно превышать 5 г/л.
Муравьиная кислота – простейшая из карбоновых кислот. Она присутствует в некоторых фруктах, а также в крапиве, хвое, у муравьев, пчел и медуз. В пищевой промышленности ее используют в качестве консерванта (добавка E236). Помимо этого ее применяют для обеззараживания кормов для животных, консервации сена и для уничтожения паразитов пчел. В концентрациях менее 10% она раздражает кожу и слизистые оболочки, в больших вызывает серьезные химические ожоги. В соответствии с ТР ТС 029/2012, содержание муравьиной кислоты в напитках не должно превышать 100 мг/л.
Сорбиновая кислота присутствует в рябине и некоторых других ягодах. Она и ее соли сорбаты обладают противомикробной активностью. В пищевой промышленности их используют для консервации продуктов и защиты от дрожжевых грибов (добавки E200-E203). Допустимые уровни содержания сорбиновой кислоты и сорбатов в пищевой продукции указаны в ТР ТС 029/2012.
Уксусная кислота образуется из этанола в результате уксуснокислого брожения. Этот процесс может происходить как в вине, так и в соках. Уксусную кислоту и ее соли широко применяют в промышленности, в том числе, в пищевой (регуляторы кислотности и консерванты E260-E264). 3-18% раствор пищевой уксусной кислоты в воде называют уксусом и широко используют в качестве приправы, а также для изготовления маринадов. В зависимости от сырья выделяют яблочный, виноградный, рисовый, винный и другие типы уксуса. Согласно ТР ТС 029/2012, уксусная кислота и ее соли должны присутствовать в продукции в минимально достаточных для достижения необходимого эффекта концентрациях. Присутствие уксусной кислоты в соках и вине указывает на их порчу и значительно ухудшает вкус и качество продукта.
Щавелевая кислота является простейшей двухосновной карбоновой кислотой и одной из немногих сильных органических кислот. Особенно велико содержание этой кислоты и ее солей – оксалатов в щавеле, ревене, шпинате, капусте, петрушке, рукколе и некоторых других растениях. Оксалаты кальция и магния малорастворимы, и, при образовании в организме, способны формировать камни в почках. Щавелевую кислоту и оксалаты применяют в текстильной промышленности, металлургии, органической химии, а также в пчеловодстве для уничтожения клещей, паразитирующих на пчелах.
Яблочная кислота представляет собой двухосновную карбоновую оксикислоту. Ее соли называют малатами. Эта кислота участвует в процессе клеточного дыхания и присутствует у всех аэробных организмов. В больших количествах яблочная кислота содержится в яблоках, абрикосах, вишне, чернике, алыче, айве, винограде и их соках. В пищевой промышленности яблочную кислоту и ее соли используют в качестве консервантов и антиоксидантов (добавки E296, E349-E352). В соответствии с ТР ТС 023/2011, концентрация яблочной кислоты во фруктовых или овощных сокосодержащих напитках не должна превышать 3 г/л.
Янтарная кислота является двухосновной карбоновой кислотой. Она участвует в процессах клеточного дыхания, а также регулирует экспрессию некоторых генов и обладает гормоноподобным действием. Соли янтарной кислоты называют сукцинатами. В пищевой промышленности эта кислота используется в качестве антиоксиданта (добавка E363). Максимально допустимые уровни содержания янтарной кислоты и сукцинатов в различных продуктах указаны в ТР ТС 029/2012. К примеру, для десертов максимально допустимая концентрация составляет 6 г/кг.
Для анализа кислот в пищевом сырье и продукции удобно использовать тест-системы для проведения энзиматического анализа. Этот метод основан на взаимодействии ферментов, входящих в состав комплекта с кислотой в анализируемом сырье или продукции. При этом образуются продукты, измерение оптической плотности которых позволяет определить исходную концентрацию кислоты. Метод прост в постановке, а длительность анализа составляет 10-65 минут в зависимости от матрицы и определяемой кислоты.
