بخشی از مقاله
اندازه گیری آسپارتام، آسه سولفام K، کافئین و بنزوات سدیم در نوشابه های گازدار با HPLC
چکیده:
امروزه استفاده از ترکیبات شیمیایی متفاوت به منظور ایجاد طعم و پایداری محصول در نوشابه های گازدار رایج گردیده است. اگر چه این ترکیبات در لیست GRAS قرار دارند اما مصرف بیش از حد مجاز این مواد مخاطرات زیادی را برای سلامتی به دنبال دارد. در این بررسی 5 نمونه نوشابه کولا و 5 نمونه نوشابه پرتقالی انتخاب و میزان آسپارتام، آسه سولفام K، کافئین و بنزوات سدیم با دستگاه HPLC اندازه گیری گردید. نتایج نشان می دهد که میزان متوسط مصرف آسپارتام، آسه سولفام K، کافئین و بنزوات سدیم در نوشابه های پرتقالی به ترتیب 805/24 ± 5/88 ppm، 551/9 ± 9/91 ppm، 7/23± 0/65 ppm و 147/32 ± 4/29 ppm و در نوشابه های کولا 123/04 ± 4/74 ppm، 117/99 ± 5/9 ppm، 59/42 ± 4/07 ppm و 166/96 ± 6/01 ppm برآورد گردید. در نوشابه های پرتقالی میزان مصرف آسپارتام و آسه سولفام K و در نوشابهای کولا میزان بنزوات سدیم از حد مجاز بیشتر بوده است. میزان ریکاوری محاسبه شده دستگاه برای آسپارتام، آسه سولفام K، کافئین و بنزوات سدیم به ترتیب 99/95، 99/89، 99/91 و 99/95 بوده است.
کلمات کلیدی:
آسپارتام، آسه سولفام K، کافئین، بنزوات سدیم، HPLC
1. مقدمه:
در دهه اخیر مصرف نوشیدنی های گازدار بالاخص در کشورهای آسیای غربی افزایش یافته است. این نوشیدنی ها حاوی ترکیبات شیمیایی متعددی است که نقشهای متفاوتی را ایفا می کنند. این ترکیبات شامل مواد شیرین کننده، طعم دهنده، رنگهای مجاز خوراکی، نگهدارنده ها و پایدار کننده های اسیدی می باشند. در میان مواد شیرین کننده آسپارتام، آسه سولفام، سوکرالوز و ساخارین کاربرد بیشتری دارد. طعم دهنده های نوشابه های گازدار می تواند شامل کافئین، دارچین، اسید سیتریک و طعمهای مشابه میوه جاتی نظیر آلبالو، پرتقال و توت فرنگی باشد. این نوع نوشیدنیها به دلیل اسیدیته بالا مستعد به رشد مخمرها می باشند، لذا به منظور کنترل رشد آنها سوربات پتاسیم و بنزوات سدیم استفاده می شود. مواد مصرفی مذکور در لیست GRAS قرار داشته و دارای حد قابل قبول جذب روزانه می باشند.
آسپارتام نوعی دی پپتید است که از اسید آسپارتیک و فنیل آلانین تشکیل شده و استر Methyl L-Aspartyl-L- Phenylalanine می باشد. این ترکیب 180 بار شیرین تر از ساکارز بوده و میزان تولید انرژی آن 4 کیلوکالری است. این ترکیب در اثر تغییرات pH و دما به سرعت هیدرولیز می شود. آسه سولفام تأثیر سینرژیستی در افزایش پایداری این ترکیب دارد، به همین منظور از نسبت وزنی 60: 40 آسپارتام و آسه سولفام در نوشابه ها استفاده می شود. آسپارتام دارای خاصیت تشدید طعم بوده و برای افراد مبتلا به دیابت مناسب به نظر می رسد. سرطانزایی و جهش زایی این ترکیب به اثبات نرسیده، اما ترکیب آسپارتام با گلوتامین می تواند به اعصاب مغز صدمه وارد نماید. مصرف مواد غذایی حاوی این ترکیب برای افراد مبتلا به PKU نوصیه نمی شود
آسه سولفام که در سال 1961 میلادی وارد صنعت غذا گردید. ترکیب نمک پتاسیم 3,-،2،6-Methyl- 1 2- Dioxide،2،1؛(4(3؛Oxathiazine است که با فرمول شیمیایی C4H4NO4KS شناخته می شود. آسه سولفام K ضریب حلالیت بالایی در آب داشته، غیر هیگروسکوپیک و 150 بار شیرین تر از ساکاروز می باشد. اطلاعات جامعی مبتنی بر سرطانزایی و جهش زایی این ترکیب در دسترس نیست و تحقیقات در این زمینه ادامه دارد.
کافئین طعم دهنده مهمی است که تا حدی تلخ می باشد و در فرمولاسیون اکثر نوشابه ها دیده می شود. کافیئن در واقع 7-Trimethylxanthine،3،1 است و به طور طبیعی در قهوه و دانه کاکائو وجود دارد و طی فرآیند Decaffeination از ماتریکس سلولی جدا می شود. کافئین نوعی محرک عصبی است که بلافاصله بعد از مصرف ترشح اسید معده را زیاد کرده و منجر به انبساط عروق می گردد. مصرف مداوم این ماده منجر به بروز سردرهای مزمن، اضطراب و تپش قلب می گردد.
بنزوات سدیم به عنوان نگهدارنده نوشابه ها در برابر رشد مخمرها و کپک ها کاربرد دارد. این ترکیب نیز به طور طبیعی در سیب، دارچین و میخک یافت می شود. مصرف این ماده در حد مجاز بین المللی مخاطره آمیز نیست
زیرا این ماده در بدن با گلیسین ترکیب شده و تولید هیپوریک اسید می نماید که به راحتی توسط کلیه جذب شده و از بدن دفع می گردد. در صورتیکه میزان جذب این ماده از حد مجاز بیشتر باشد امکان تجمع کبدی این ترکیب افزایش می یابد.
به منظور کنترل مصرف بهینه این ترکیبات در صنعت روشهای آنالیز متعددی پیشنهاد می شود که در میان آنها کروماتوگرافی مایع با کارکرد بالا مناسب ترین روش به نظر می رسد، زیرا تجزیه ترکیبات حساس به حرارت نظیر آسپارتام را تسهیل کرده و حصول نتیجه در مدت زمان کوتاه امکانپذیر است. از سوی دیگر روش استخراج آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات برای آنالیز با HPLC مشابه یکدیگر بوده و طی یک بار آنالیز دستگاهی نتایج قابل بررسی است.
در این تحقیق جهت بررسی میزان آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات در نوشابه های گازدار از 10 نمونه مختلف نوشابه کولا و پرتقالی که در کارخانجات استان فارس تولید شده است، نمونه برداری شده و با کمک تجزیه دستگاهی کروماتوگرافی مایع با کارکرد بالا میزان ترکیبات فوق بررسی گردید.
.2 مواد و روشها
1,2 نمونه برداری:
نمونه های مورد آزمایش بر طبق قوانین نمونه برداری تصادفی استاندارد نظامی آمریکا صورت گرفت. به این ترتیب ده نمونه نوشابه گازدار با حجم 1500 سی سی شامل 5 نمونه نوشابه پرتقالی و 5 نمونه نوشابه کولا با اسامی تجاری متفاوت از سطح شهر شیراز جمع آوری گردید و در نهایت 10 نمونه از نظر میزان آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات مورد آنالیز قرار گرفت.
2,2 آماده سازی و استخراج:
نمونه بایستی در ابتدا گازگیری شود. به این منظور پس از باز کردن در نوشابه آن را به شدت تکان داده و بعد از تخلیه اولیه گاز 50 میلی لیتر از نمونه را جدا کرده و به مدت 5 دقیقه در دستگاه ورتکس با قدرت 2000 دور در دقیقه قرارداده و در مرحله آخر نمونه به مدت 15 دقیقه در حرار ت 80◦C قرار می گیرد تا کاملاً عاری از گاز کربنیک گردد.
20 میلی لیتر از نمونه بدون گاز کربنیک را در بالن حجمی به 100 میلی لیتر ریخته و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده می شود. محلول حاصل به مدت 5 دقیقه در دستگاه اولتراسونیک قرار گرفته و در نهایت با عبور از قیلتر سرسرنگی با مش 0/45 میکرون آماده تزریق به دستگاه HPLC می گردد.
3,2 شرایط دستگاه :HPLC
اندازه گیری مقدار آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات با سیستم Agilent HPLC سری 1100 مجهز به DAD صورت گرفت. در ابتدا تکرار پذیری با 10 مرتبه تزریق استاندارد میکس آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات با غلظت 100 ppm اندازه گیری شد و سپس درصد بازیافت سیستم با روش Standard Addition محاسبه گردید.
نمودار استاندارد با تزریق پنج رقت مختلف از استاندارد میکس آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات ترسیم گردید.
فاز حامل دستگاه شامل بافر فسفات II و استونیتریل به نسبت حجمی- حجمی 20:80 می باشد که پس از تنظیم pH در محدوده 3/5 با کمک اسید اورتو فسفریک و گازگیری آماده عبور از ستون می باشد.
ستون دستگاه Bondapack C18: 250 4 mm, 5µm Particle size مجهز به Guard Column
است. سرعت جریان با توجه به طول ستون 1 ml/min و حجم تزریق 20µl می باشد.
طول موج مناسب آشکارساز DAD برای آسپارتام 217 ηm، برای آسه سولفام 227 ηm، برای کافئین و سدیم بنزوات 220 ηm می باشد.
3. نتایج:
نتایج حاصل از تزریق استاندارد 100 ppm نشان می دهد که روش از تکرار پذیری خوبی برخوردار بوده است، به گونه ای که مقدار RSD برای آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات بین 0/9 تا 1/5 درصد و درصد بازیافت این روش99/89- 99/95 درصد تخمین زده شد. ضریب رگرسیون خطی برای آسپارتام 0/9998، برای آسه سولفام 0/9996، برای کافئین 0/9998 و برای سدیم بنزوات 0/9995 گزارش گردید.
در جدول شماره یک نتایج حاصل از بررسی نمونه ها مشاهده می گردد، نمونه های نوشابه پرتقالی و کولا با شماره مشابه از یک برند تجاری می باشند.
Sodium Benzoate Caffeine Ace sulfame K Aspartame Sample
144,45 8,3 543,46 810,29 1
148,51 6,97 545,89 797,77 2 Orange
152,53 6,66 566,3 802,73 3
Drink
141,64 6,82 545,66 812,115 4
149,5 7,41 558,21 803,3 5
170,14 63,1 125,19 123,58 1
175,47 57,18 117,27 115,63 2
165,87 54,56 122,83 123,8 3 Cola Drink
160,11 64,17 112,38 128,9 4
163,23 58,11 112,31 123,3 5
150 100 500 700 Standard Rang*
340 200 9؛0 17 ADI**
0,9995 0,9998 0,9996 0,9998 R2
جدول شماره یک: نتایج حاصل از آنالیز آسپارتام، آسه سولفام، کافئین و سدیم بنزوات بر حسب ppm و مقایسه
مقادیر به دست آمده با استاندارهای بین المللی
:* استاندارد مورد مقایسه AOAC می باشد
:** مقادیر ذکر شده بر اساس گزارشات FAO بر حسب mg/day قید گردیده است.
4. بحث و بررسی:
نتایج حاصل از انتخاب تصادفی 10 نمونه نوشابه گازدار که شامل 5 نمونه نوشابه مختلف با طعم پرتقالی و 5 نمونه نوشابه مختلف با طعم کولا با سه بار تکرار نشان می دهد که تفاوت قابل ملاحظه ای در میزان قندهای آسپارتام و آسه سولفام موجود در نوشابه های کولا و پرتقالی وجود دارد. با توجه به فرمولاسیون متفاوت این دو محصول و طعم غالب شیرینی در نوشابه های پرتقالی طبیعتاً مصرف قند در این نوشابه ها بیشتر می باشد. همان طور که در شکل شماره یک مشاهده می شود، میزان متوسط مصرف قند مصنوعی آسپارتام در نوشابه های گازدار پرتقالی 805/24 ± 5/88 ppm و در نوشابه های گازدار کولا 123/04 ± 4/74 ppm می باشد که در مورد نوشابه های پرتقالی با استانداردهای بین المللی منطبق نمی باشد. حد مجاز مصرف آسپارتام در نوشابه های گازدار حداکثر 700ppm است.
میزان متوسط مصرف آسه سولفام نیز در نوشابه های پرتقالی 551/9 ± 9/91 ppm محاسبه گردید، در حالی که این مقدار برای نوشابه کولا 117/99 ± 5/9 ppm می باشد. نظر به این که حد مجاز مصرف این ترکیب در استانداردهای بین المللی حداکثر 500 ppm تعیین شده است، مصرف این قند در نوشابه های پرتقالی نیز بیش از حد قابل قبول می شود.
مصرف کافئین در نوشابه های کولا 7/3 برابر نوشابه های پرتقالی است. این مقدار در نوشابه های کولا ppm 59/42 ± 4/07 و در نوشابه های پرتقالی 7/23 ± 0/65 ppm محاسبه گردید. استانداردهای بین المللی میزان مصرف کافئین در نوشیدنیهای گازدار 100 ppm تعریف کرده اند. مقادیر مشاهده شده بیانگر مقدار مناسب مصرف این ماده می باشد.
بنزوات سدیم به عنوان نگهدارنده در نوشابه ها مصرف گسترده ای دارد. میانگین مصرف بنزوات سدیم در نوشابه پرتقالی 147/32 ± 4/29 ppm و در نوشابه های کولا 166/96 ± 6/01 ppm می باشد. مقادیر به دست آمده نشان می دهد که مصرف بنزوات سدیم در نوشابه کولا از محدوده استانداردهای بین المللی تجاوز کرده ولی نوشابه پرتقالی میزان مصرف قابل قبولی دارد. حداکثر میزان مصرف این ترکیب 150 ppm تعریف شده است.
