Використання методу ЯМР-спектроскопії для дослідження ідентифікації та фальсифікації меду

Abstract

У статті розглядаються питання ідентифікації та фальсифікації меду методом ЯМР-спектроскопії. Мед – натуральна солодка речовина, що виробляється Apis mellifera. Він складається в основному з різних цукрів, переважно фруктози та глюкози, а також інших речовин, таких як органічні кислоти, ферменти та тверді частинки, отримані під час медозбору. Основною хімічною складовою меду є вуглеводи, які складають до 95% сухої ваги, причому фруктоза (38%) і менша частина глюкози (31%) є основними цукровими компонентами серед 22 різних цукрів, присутніх у складі меду. Географічне та ботанічне походження є факторами, які диктують ціну на цей широко споживаний натуральний продукт. Економічна вигода призвела до того, що мед став легкою мішенню для фальсифікації, включаючи навмисне неправильне маркування походження меду, додавання води та цукру до меду, а також годування бджіл надмірною кількістю штучного сиропу в період збору нектару. Таким чином, ідентифікація меду є нагальною проблемою. Методології ядерного магнітного резонансу (ЯМР) широко визнані як важливий інструмент для аналізу харчових продуктів, оскільки вони дозволяють вивчати як хімічний склад, так і молекулярну динаміку харчових матриць. Мед є дуже лабільною системою, що піддається біохімічним і хімічним змінам, а ЯМР- спектроскопія є потужним методом для моніторингу цих змін. ЯМР-спектроскопія має низку переваг порівняно з іншими аналітичними методами: вона швидка (для отримання спектру ЯМР 1Н потрібно <5 хв); не потребує калібрування за допомогою міжнародних стандартів або екстракції компонентів перед проведенням аналізу; демонструє чудову селективність і дозволяє ідентифікувати невідомі сполуки на молекулярному рівні. Однією з головних переваг цього методу є його здатність надавати структурну і кількісну інформацію про широкий спектр хімічних видів в одному ЯМР-експерименті з відмінною повторюваністю і відтворюваністю.

The article examines the issues of identification and falsification of honey by the method of NMR spectroscopy. Honey is a natural sweet substance produced by Apis mellifera. It consists mainly of various sugars, mainly fructose and glucose, as well as other substances such as organic acids, enzymes and solid particles obtained during honey collection. The main chemical component of honey is carbohydrates, which make up to 95% of the dry weight, with fructose (38%) and a smaller part of glucose (31%) being the main sugar components among the 22 different sugars present in honey. Geographical and botanical origin are factors that dictate the price of this widely consumed natural product. Economic gain has made honey an easy target for adulteration, including the deliberate mislabeling of honey's origin, the addition of water and sugar to honey, and the feeding of bees with excessive amounts of artificial syrup during nectar harvesting. Thus, the identification of honey is an urgent problem. Nuclear magnetic resonance (NMR) methodologies are widely recognized as an important tool for food analysis, as they allow studying both the chemical composition and molecular dynamics of food matrices. Honey is a very labile system subject to biochemical and chemical changes, and NMR spectroscopy is a powerful method for monitoring these changes. NMR spectroscopy has a number of advantages compared to other analytical methods: it is fast (it takes <5 min to obtain a 1H NMR spectrum); does not require calibration with international standards or extraction of components before analysis; shows excellent selectivity and allows the identification of unknown compounds at the molecular level. One of the main advantages of this method is its ability to provide structural and quantitative information about a wide range of chemical species in a single NMR experiment with excellent repeatability and reproducibility.