Апельсиновый сок — настоящий или фальсифицированный?


Апельсиновый сок очень важный и многотоннажный продукт во всем мире. Вариации производства апельсинов год от года и в различное время года и рост рыночной потребности вызывают случаи подделок, связанных с увеличением выпуска сока путем разбавления или добавления различных подсластителей и ароматизаторов. Фруктовый сок может быть получен механическим процессом (выжимкой, натуральный сок) или из концентрата. Концентраты, обычно, приготавливаются на месте произрастания фруктов. Восстановление соков из концентратов производится путем добавления воды для восстановления того же объема, который был изначально. Контроль правильности разбавления может быть выполнен путем измерения изотопных отношений в молекулах воды (по водороду и кислороду).

Матрица апельсинового сока очень сложна. Кроме фальсификаций за счет избыточного разбавления концентрата водой, могут производиться другие типы фальсификаций — добавление различных сахаров, которых не было в исходном продукте (тростниковый и cвекольный сахара или HFCS (High Fructose Corn Syrup — кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы). Может проводиться добавление избыточной мякоти или более дешевых соков (например, грейпфрутового).
Простое разбавление может быть выявлено с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии сахаров (тростникового сахара или кукурузного сиропа). Маркерами других фруктов могут являться специфические молекулы, которые показывают посторонних присутствие фруктовых соков (например, нарингин для грейпфрутов).
Поскольку цитрусовые происходят из растений с фотосинтезом по механизму С3, измерение изотопных отношений углерода позволяют детектировать присутствие сахаров, происходящих из растений с механизмом С4 (кукуруза).
Определение свекольного сахара (растение С3) является более сложным, но определение отношений 2Н/1Н для водорода, связанного с атомами углерода в молекулах сахаров, позволяет определять и эти виды фальсификации. Изотопный состав сахаров из апельсинов (d13С) и (d2Н) позволяет детектировать фальсифицированное добавление сахаров из кукурузы и тростника. Для этого использовался следующий метод. Апельсиновый сок разбавлялся до 11.5оBrix и центрифугировался. Отогнанная жидкость на центрифуге отделялась от мякоти. Мякоть промывалась ацетоном для экстрагирования из нее липидов и высушивалась. Жидкость высушивалась замораживанием. Затем, она анализировалась путем сжигания и измерения изотопного отношения углерода в результирующем СО2.
Эти же измерения производились и на высушенной мякоти. Результаты измерений показали, что изотопные отношения углерода сахаров апельсинового сока лежат в ожидаемых для С3 растений пределах (d13С = -28,0 ‰ до -23,5 ‰). Выяснилось, что мякоть характеризуется немного более негативной величиной, чем сахар. Обычно разница составляла менее 1,5 ‰ . Добавление тростникового (-11,0 ‰) или кукурузного (-13,5 ‰) сахаров приводит к тому, что в конечном продукте величина d13С увеличивается и растет различие d13С между мякотью и жидкостью. Средняя величина d13С к PDB, посчитанная по 40 видам апельсинового сока составляет — 25,1 ‰ со стандартным отклонением — 0,9 ‰. Можно принять, что величина -3s или — 22 ‰ получается при добавлении 20 % кукурузного или тростникового сахара, но статистически при -3s существует 2 % вероятность попадания на такую величину (т.е. ошибки определения фальсификации). Вероятность того, что второй образец случайно попадет в пределы этих величин при -3s составляет (0,02)2, а что третий образец будет случайно определен как фальсифицированный — (0,02)3 = 0.0008 %, что соcтавляет ничтожно малый риск. Таким образом, набор статистики за счет многократной съемки большого количества образцов может доказывать случай фальсификации.
Результаты анализа нитроэфиров сахаров также очень интересны. Изотопная дискриминация водорода происходит вследствие «климатических эффектов». Тростниковый сахар (d2H ‰ SMOW = — 41) и HFCS (d2H ‰ SMOW = — 31) показывают более высокие величины d2H по сравнению со свекольным сахаром (d2H ‰ SMOW = — 100 до — 160) и аналогичны значениям, типичным для апельсинового сока (-22,10 +/- 10, n=40). В данном случае влияние процесса фотосинтеза (механизм С3 или С4) и климатические условия в конкретном географическом месте произрастания сами собой представляют прекрасное средство определения фальсификаций апельсинового сока путем добавления сахара, полученного из свеклы. Изотопный анализ воды также полезен для проверки того, является ли апельсиновый сок настоящим. Изотопные отношения водорода и кислорода для воды из подземных источников (в большинстве случаев являющейся питьевой водой) есть функция вариации условий окружающей среды, таких как температура и высота над уровнем моря. Они всегда отрицательны и меньше, чем изотопные отношения для воды из растений, которые растут, питаясь этой же водой. Таким образом, фальсификация апельсинового сока разбавлением, добавлением промывки мякоти апельсина или свекольного сиропом, приготовленным на этой воде, могут быть определены по изотопным отношениям в молекулах воды. Добавление сахарного свекольного сиропа в концентрат апельсинового сока приводит к увеличению значения d18О в фальсифицированном концентрате. Чем больше добавляется сахарного свекольного сиропа, тем меньше становится результирующая величина d18О в фальсифицированном концентрате. Многочисленные измерения показали хорошую сходимость метода и привели к тому, что этот метод был признан и введен в качестве Европейского стандарта анализа фальсификации фруктовых соков (ENV 12140:1996, ENV 12141:1996, ENV 12142:1996).
Если апельсиновый сок был сконцентрирован и, затем, разбавлен питьевой водой, изотопный состав воды в этом восстановленном соке очень близок к тому, который характерен для использованной воды. Таким образом, анализ дейтерия и кислорода-18 является очень простым способом дифференциации натурального сока от восстановленного из концентрата. Данный способ действителен и для других фруктовых соков (грейпфрутового, ананасового, яблочного). Метод изотопной масс-спектрометрии с измерением изотопных отношений углерода, кислорода и водорода является надежным и оперативным для установления фактов фальсификации апельсинового сока путем добавления промывки пульпы, посторонних соков, сиропов из кукурузы, сахарной свеклы или тростникового сахара, а также попыток выдать сок, восстановленный из концентрата, за натуральный апельсиновый сок.