Metoda određivanja patvorenja meda NIR-spektroskopijom

1. Metoda određivanja patvorenja meda NIR-spektroskopijom Prehrambeno-biotehnološki fakultet Pierottijeva 6 Laboratorij za MRA Mentor: Prof.dr.sc.Želimir Kurtanjek Studenti: Sara Lipovac Tea Dozan Marina Pavić

2. Cilj je odrediti da li su prisutni visoko fruktozni sirupi u medu, da se zna da li je taj med autentičan ili krivotvoreni (patvoren). • Za određivanje da li su prisutni dodani šećeri u medu se koriste metode kao što su direktne analitičke metode za određivanje šećera, tankoslojna kromatografija, plinska kromatografija, NIR spektroskopija, itd.

3. Visoko fruktozno glukozni sirup • To je skupni naziv za kukuruzne sirupe koji su bili podvrgnuti enzimatskim djelovanjem u cilju pretvaranja dijela glukoze u fruktozu, da bi došlo do određene slatkoće. • Ovaj zaslađivač je prisutan u raznim namirnicama. • HFCS su razvrstani prema udjelu fruktoze: • HFCS 42 – 42% fruktoze i 58% glukoze; • HFCS 55- 55% fruktoze i 42% glukoze; • HFCS-90 - 90% fruktoze i 10% glukoze;

4. Zašto je HFCS štetan za zdravlje? HFCS se razgrađuje i apsorbira na drugačiji način od glukoze i to na način da direktno uđu u krvotok. Posljedica unosa fruktoze je njeno metaboliziranje u jetri u trigliceride, odnosno oblik masnoće koji će podignuti razinu "lošeg" (LDL) kolesterola, a smanjiti razinu (HDL) kolesterola. Slika 1. Metabolitički putevi fruktoze

5. Slika 2. Kemijski sastav meda • Sukladno s definicijama Codex Alimentarius-a, med ne smije sadržavati nikakve dodatne sastojke niti mu neki smiju biti uklonjeni.

6. Codex Alimentarius med definira kao prirodnu slatku tvar. • Med se dobiva od nektara biljaka ili izlučevina živih dijelova biljaka, te od pčele medarica (Apis mellifera). • Visoki udio fruktoze je zaslužan za većinu fizikalnih i nutritivnih karakteristika u medu. • Med kao prirodan proizvod ima visoku cijenu - patvorenje smanjuje cijenu autentičnog meda jer povećava količina medova na tržištu • Patvorenje meda se ne može lako detektirati analitičkim metodama • Iz tog razloga pristupa se NIR spektroskopiji

7. Near Infrared Spektroskopija NIR spektar obuhvaća široki pojas preklapanja apsorpcijskih vrpci spektra koje odgovaraju kompleksnijim molekulskim vibracijama i frekvencijama • overtonima i kombinacijama osnovnih vibracija. E = 0, 1, 2, 3... Slika 3. Prikaz EM zračenja Slika 4. Karakteristične vrpce i spektar NIR zračenja

8. PREDNOSTI NIR ANALIZE: -ne zahtjeva pripremu uzorka (nedestruktivna metoda) -vrlo brza i jednostavna(15-90 s) -spektar omogućuje analizu nekoliko sastavnih tvari analita istovremeno -što je broj podataka standarda veći=manja pogreška u mjerenju -povezanost s kompjuterom omogućuje primjenu kemometrije  kalibracija,odnosno usporedba sa standardom je jedini način eliminacije sistematske pogreške Slika 5. Shema NIR spektrofotometra

9. Izlaganje uzorka zračenju (sample presentation) može se podijeliti na 3 načina: 1.REFLEKSIJA- kada zračenje dolazi na ravnu površinu kao što je staklo,zračenje se reflektira s površine i ne dolazi do apsorpcije zračenja. 2. TRANSMITANCIJA(PROPUSNOST) Slika 7. Transmitancija 3. TRANSFLEKTANCA -postupak stavljanja keramičke pločice ispod uzorka. Zatim se propušta zračenje kroz uzorak,i ono prolazi kroz uzorak, a dolaskom na pločicu se reflektira i ponovno propušta kroz uzorak dok konačno ne dođe do detektora. Slika 6. Refleksija Slika 8. Prikaz transmitancije,refleksije i transflektance

10. Princip metode otkrivanja patvorenja Irskog meda • Uzorci su snimani u području valne duljine od 1100-2498 nm uz „NIRSystem 6500 scanning monocromator“. • Podaci u spektru su registrirani kao log 1/T (T= transflektanca) uz WinISI softver. • Ćelija za uzorak je bila uklopljena s pločicom zlata koja je služila kao reflektor.

11. 1(a). pikovi pri 1490, 2120, 2298 i 2490 nm • 1(b). 1442, 1930, 2278, 2324 i 2490 nm Slika 1(a) i 1(b); J.D. Kelly, C. Petisco and G. Downey, J. Near Infrared Spectrosc. 14, 139-146 (2006)

12. Apsorbancije ( Golic i suradnici): • glukoza: (1587, 2121, 3371nm) • fruktoza: (1583, 2123, 2271 nm) • saharoza: (1584, 2120, 2274 nm). • -C-H rastezanja (1600-1800 nm; prvi overtone), • -C-H deformacije (2100-2352 nm), • -OH, -CH i -CH2 deformacije (2250-2320, prvi overtone; 2400—2600nm, drugi overtone). Slika 2(a) i 2(b); J.D. Kelly, C. Petisco and G. Downey, J. Near Infrared Spectrosc. 14, 139-146 (2006)

13. 3(a): (H)-autentični med; (A)- patvoren med sa 7% BI; (B)-10%; (C)-14%; (D)-21%; (E)-30%; (F)-50% te (G)-70%-udjelom BI 3(b); (H)- autentični med; (A)-10%; (B)-30%; (C)-50%; (D)-70%-tnim udjelom HFCS. Slika 3(a) i 3(b); J.D. Kelly, C. Petisco and G. Downey, J. Near Infrared Spectrosc. 14, 139-146 (2006)

14. TABLICA 1. Klasifikacija autentičnih i patvorenih uzoraka meda sa SIMCA ( 1100-2498 nm) J.D. Kelly, C. Petisco and G. Downey, J. Near Infrared Spectrosc. 14, 139-146 (2006)

15. Zaključak • NIR transflektanca spektroskopija ima potencijala za detektiranje u Irskom medu, bio on izravno načinjen prirodom ili je u njega dodan HFCS. • Čak pri minimalnim koncentracijama HFCS ili invertiranog sirupa ih se može otkriti,što je komercijalno jako značajno. • NIR je industrijska metoda.

16. Literatura • Slika 1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,8.,9., i 10. te Tablica 1.; Referenca: J.D. Kelly, C. Petisco and G. Downey, J. Near Infrared spectrosc.14, 139-146 (2006). • http://en.wikipedia.org/wiki/High-fructose_corn_syrup • http://en.wikipedia.org/wiki/Near-infrared_spectroscopy • http://homepage.agron.ntu.edu.tw/~menchi/%A7@%AA%AB%BE%C7%A4%CE%A7@%AA%AB%A5%CD%B2z%BE%C7%B9%EA%C5%E7/NIR%20PPTfor%20class/NIR%20review.PDF • Organic Chemistry (Pine,S.) • http://www.pharmainfo.net/reviews/near-infra-red-spectroscopy-growing-technique-material-analysis • http://pcelinjak.hr/index.php/Prehrana-i-biotehnologija/kemijske-fizikalne-i-senzorske-znaajke-med.html

17. HVALA NA PAŽNJI!