Ознакомительная версия.
Химический анализ может проводиться на двух уровнях: отдельных соединений либо их смеси. В каждом случае имеются свои преимущества. Анализ смеси всегда будет дешевле и быстрее, однако анализ на уровне химического состава отдельного соединения, или молекулярный анализ, может снабдить вас узнаваемым отпечатком, который повышает шансы на выявление различий в материалах из разных источников. К примеру, анализ смеси может определить процентное содержание азота в продукте, что является вполне оправданным первым шагом при оценке содержания белка (так проверяют, было ли молоко разбавлено водой). Но чтобы понять, присутствует ли весь этот азот в форме белка или какой именно белок присутствует в продукте, понадобится анализ отдельных соединений.
Идею отпечатков можно объяснить по аналогии с паролем, который вы используете для доступа к вашему компьютеру: чем больше букв и цифр вы включаете в пароль, тем труднее его взломать. Тот же принцип действует и для химических отпечатков: чем больше химической информации мы используем, тем более характерный отпечаток получаем в результате. Многие виды пищевого мошенничества так или иначе связаны с содержанием белков в продуктах. Любые белки состоят из 20 распространенных аминокислот, так что распознавание этих аминокислот и определение их концентрации может подтвердить присутствие и количество белка, но не его растительное либо животное происхождение. В случае с белками метод химических отпечатков может быть использован для определения последовательности, или порядка, в котором аминокислоты выстраиваются в цепочки, – и мы еще поговорим об этом ниже.
Чтобы лучше понять, как все это работает на практике, давайте обратимся к конкретному продукту, например меду. Он представляет собой восхитительно сладкий, обладающий достаточно характерным вкусом золотистый натуральный сироп, который производит самая трудолюбивая из всех медоносных пчел – Apis mellifera. Медоносные пчелы собирают нектар с растений и преобразуют его в мед, служащий источником энергии для пчелиной семьи. Опытный пчеловод заставляет пчел делать излишек меда на радость потребителям. Ежегодно в мире производится 1,2 млн т меда. Но даже этого ошеломительного количества недостаточно, чтобы удовлетворить спрос. Это весьма плачевно, если подумать, что одна рабочая пчела за всю свою жизнь может произвести примерно 0,5 г меда.
Особые и премиальные виды меда дороги, поскольку производитель заявляет об их питательных и даже целительных свойствах, благодаря которым они становятся популярными. Как бы то ни было, любой мед, который мы покупаем, пусть даже не премиальный, должен быть натуральным. Высокий спрос и немалые цены побуждают мошенников увеличивать объем этого ценного продукта, добавляя в него более дешевые ингредиенты – кукурузную патоку, фруктозу, глюкозу, свекольный или тростниковый сахар. Неудивительно, что мед входит в составленный Европейским парламентом список из десяти самых подделываемых продуктов.
Но достаточно легко ли убедиться, что мед натуральный? Как вы увидите из этой главы, не все так просто. Существует огромное количество дескрипторов, которые должны присутствовать на этикетке, чтобы полностью описать продукт, и все эти заявления должны быть правдивы, чтобы продукт можно было признать подлинным. Международная комиссия, учрежденная в 1963 г. Продовольственной и сельскохозяйственной организацией (Food and Agriculture Organisation) при ООН и Всемирной организацией здравоохранения, разработала Кодекс Алиментариус (Codex Alimentarius) – свод международных пищевых стандартов, инструкций и практических правил. На 12 страницах стандарта, посвященного меду, описываются девять различных категорий этого продукта в зависимости от источника происхождения и способа обработки: мед, полученный при цветении, или мед из нектара, падевый мед, сотовый мед, мед с сотами, дренированный мед, прессовый мед, экстрагированный мед, профильтрованный мед и кулинарный мед. Также необходимо указывать страну происхождения и преобладающий вид растений, с которых пчелы собирали нектар. Если один мед смешивался с другим, это тоже должно быть отражено на этикетке. Все виды меда, описанные в стандарте, объединяет 100 %-ная натуральность. Потому что только полностью натуральный продукт может носить гордое название меда.
По сравнению с большинством продуктов, которые мы едим, мед представляет собой вещество с довольно простым биохимическим составом. Это сверхнасыщенный раствор сахара. Слово «сверхнасыщенный» обозначает, что в воде, входящей в состав меда, содержится больше сахара, чем это теоретически возможно. Именно поэтому мед так быстро кристаллизуется при помещении в банки. Эта кристаллизация, или, как говорят в быту, засахаривание, – совершенно нормальный процесс, который не является признаком фальсификации. При производстве меда рабочая пчела многократно отрыгивает нектар и подвергает его ферментации. Знакомая нам вязкость жидкого меда является результатом этого процесса, при котором рабочая пчела при помощи своих крыльев испаряет ровно столько воды, сколько необходимо для придания меду, хранящемуся в ячейках сот, нужной консистенции.
Получившийся мед состоит по большей части из двух видов сахаров – фруктозы и глюкозы, с небольшим содержанием сахарозы и мальтозы. В общей сложности сахара составляют до 80 % всего объема меда. Остальное – это в основном вода, которая никогда не превышает 20 % в общем составе, потому что иначе начнется брожение. Кроме того, в меде содержится небольшое количество витаминов и других органических соединений, в том числе следы белков и минералов. Химический состав меда варьируется в зависимости от того, какой именно нектар собирали пчелы, а также от сезона, региона и от периодов цветения местных растений. Нередко ароматические соединения, присутствующие в нектаре, переносятся в мед, поэтому мы легко можем отличить мед, производимый пчелами, которые опыляют лавандовые поля, по характерному аромату. Пчеловоды всегда знают, какие растения опыляют их пчелы, так как учитывают, какие растения цветут в данное время в пределах досягаемости от каждого улья, хотя абсолютная точность здесь недостижима, ведь пчелы летают свободно. Как мы увидим в дальнейшем, эти критерии можно использовать при определении подлинности меда.
Годы исследований, направленных на защиту потребителей, привели к определению химического состава меда. Сравнив химический состав тысяч полученных образцов, ученые сумели очертить общий диапазон физических характеристик и химических компонентов продукта. Кодекс Алиментариус содержит подробную информацию о следующих параметрах определенных видов меда: содержание сахаров (включая ограничения по фруктозе, глюкозе и сахарозе), содержание воды, содержание нерастворимых в воде компонентов, электропроводность, активность диастазы и концентрация гидроксиметилфурфурола (это такое органическое соединение). Мы не будем подробно описывать каждый параметр, скажем лишь, что все они участвуют в формировании характерного химического отпечатка натурального меда – другими словами, составляют надежный пароль, подтверждающий подлинность продукта.
Сравним отпечатки: насколько натурален наш мед?
Итак, вот наша первая задача по криминалистике: определить, является ли мед в купленной нами баночке подлинным. Основной критерий, который используется при этом, – изучение «сахарного» отпечатка, то есть соотношения различных сахаров в составе продукта. Сахара не только составляют основную массу меда – их пропорция в нем более или менее постоянна независимо от места происхождения. Основной метод анализа смесей из органических веществ, в том числе сахаров, называется хроматографией. Вероятно, в школе вам приходилось проводить опыты по разделению разных цветов в составе чернил при помощи бумажного фильтра. Если нет, то сейчас мы вам быстро объясним. Бумажный фильтр, на который ученики нанесли чернила черного цвета, помещался в стакан, где содержалось ровно столько воды, сколько необходимо, чтобы намочить его нижний край. По мере намокания бумаги пигменты, оставленные черной ручкой, начинали растекаться. Пигменты разного цвета проходили разный путь, и таким образом чернила распадались на разные цвета, раскрашивая черную линию всеми цветами радуги. Так выглядит бумажная хроматография. Как и любой другой вид хроматографии, она основана на том, что анализируемая смесь распределяется между двумя фазами – подвижной (жидкой либо газообразной) и неподвижной (как правило, твердым веществом). Различные составляющие смеси перемещаются с различной скоростью и при переходе в неподвижную фазу оказываются в разных местах. Изучив расположение этих составляющих в твердой фазе, их можно сравнить с известными веществами и тем самым установить их принадлежность. Сахара, содержащиеся в меде, можно определить методом газовой хроматографии, но гораздо проще сделать это при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC). Этот метод основан на разделении сложных смесей посредством перевода их в жидкую подвижную фазу под высоким давлением, которое ускоряет процесс и позволяет применять метод к более широкому диапазону веществ. Благодаря высокой скорости и эффективности HPLC является одним из самых широко применяемых методов сепарации в аналитической химии.
Ознакомительная версия.
