قياس المواد الحافظة للسوربات والبنزوات في الصناعات الغذائية باستخدام كروماتوجرافيا HPLC

بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم هما من المواد الحافظة الكيميائية الرئيسية التي تستخدم على نطاق واسع في صناعة المواد الغذائية. وفقا لتقریر JECFA (لجنة مشتركة FAO/WHO عن المواد المضافة إلى الأغذية)، فإن الاستهلاك اليومي الآمن من السوربات والبنزوات المقدر لصحة الإنسان هو 8.328 و9.95 ملغم/كغم على التوالي. أظهرت الدراسات أنه لا يوجد فرق کبیر في تركيز المادة الحافظة في العينات التي تعود لتواريخ مختلفة. ومع ذلك، فإن عددًا صغيرًا من العينات التي تحتوي على تركيز عالٍ من المواد الحافظة يمكن أن يشكل عامل خطر على صحة الإنسان، خاصة عندما يتم استهلاكها من قبل أطعمة مختلفة في نفس الوقت.

على سبيل المثال، بما أن المايونيز و صلصات السلطة أصبحت من المنتجات الغذائية المفضلة لدى الناس، فإن جودة هذه المنتجات وسلامتها لها أهمية كبيرة. ونظراً لأهمية الآثار الجانبية لهذه المواد الحافظة بالنسبة للمستهلكين، فإن استخدامها يجب أن يكون واعياً ومحدوداً بالمعايير الوطنية. ولذلك، فإن التقييم الدقيق والمنتظم لهذه المواد الحافظة في الصلصات وغيرها من المنتجات الغذائية المستهلكة على نطاق واسع أمر مهم للغایة.

كمية المواد الحافظة الشائعة في الصلصات (بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم)

في هذه الدراسة، تم قياس كمية مادتين حافظتین شائعتين في الصلصات بما في ذلك بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم باستخدام كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء (تحليل HPLC). اليوم، أصبح استخدام صلصات المايونيز و صلصات السلطة (معظمها في الأطعمة شبه الصلبة) كمنكهات غذائية شائعًا بين الشباب في جميع أنحاء العالم. بشكل عام، يتكون المايونيز من البيض (صفار أو بيضة كاملة)، والزيت النباتي، والحليب أو الحليب منزوع الدسم، ومسحوق السكر، والملح، والخل، والبهارات، والمخللات وغيرها من المكونات والمضافات الغذائية. لا يُسمح بالمضافات الغذائية إلا إذا كانت تعتبر آمنة وغير ضارة وكميتها مدرجة على عبوة المواد الغذائية. المواد الحافظة هي إضافات غذائية تستخدم لزيادة العمر الافتراضي للأغذية أو منع نمو الكائنات الحية الدقيقة والتحكم في تلف الأغذية.

السوربات والبنزوات هي المواد الحافظة الأكثر شيوعًا المستخدمة في المايونيز ومجموعة واسعة من الأطعمة. ومع ذلك، يمكن أن تسبب هذه المواد الحافظة تأثيرات مطفرة، مما يؤدي إلى مخاطر صحية على المستهلكين. من بين الآثار الضارة الأخرى لهذه المركبات، تشوهات الكروموسومات في جسم الإنسان، وتلف DNA ، وتشكل المرض لدى الأشخاص الحساسين (الحساسية)، وفرط الحرکة لدى الأطفال. لذلك، يوصى بتقليل استهلاك الأطعمة التي تحتوي على السوربات والبنزوات لدى النساء الحوامل والأشخاص الذين يعانون من ضعف المناعة والأطفال قدر الإمكان. نظرًا لاستخدامها في الأطعمة المختلفة، يتم تحديد مستوى مقبول منها في كل طعام من خلال القوانين الدولية المختلفة، والتي قد تكون مختلفة من بلد لآخر.

حددت منظمة المعايير الوطنية الإيرانية الكمية المقبولة من البنزوات والسوربات بحوالي 750 ppm ، لذا فإن أي زيادة في هذه الكمية تعتبر مخالفًا للقانون وتشكل خطرًا على صحة الإنسان. وبالنظر إلى الآثار الجانبية لهذه المواد الحافظة وتجنب زيادة تناولها من النظام الغذائي الشائع في المجتمع، فمن الأفضل التحكم بكمية هذه المواد الحافظة في الأطعمة شائعة الاستهلاك بحيث لا تتجاوز كميتها الحد القياسي. ونتيجة لذلك، أجريت دراسات للتحقق من محتوى البوتاسيوم وسوربات الصوديوم. تم جمع البنزوات في ماركات مختلفة من المايونيز وصلصة السلطة وتمت مقارنتها بطريقة التحليل الكروماتوغرافي السائل عالي الأداء (HPLC) وكذلك مع الكمية المسموح بها التي أبلغت عنها منظمة المعايير الوطنية الإيرانية.

المواد الحافظة للسوربات والبنزوات وطرق القياس

تم استخلاص بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم من عينات الصلصة تحت الظروف الحمضية وتم تحديد تركيز المادة الحافظة باستخدام خليط من خلات الأمونيوم (Ammonium acetate) ومحلول منظِّم الأسيتونيتريل (Buffer acetonitrile) بواسطة HPLC باستخدام عمود الطور العكسي وكاشف مناسب.

محالیل القياس

محلول منظِّم لخلات الأمونيوم: تم وزن ۰/۳ جم من خلات الأمونيوم بنسبة ۹۸% بعناية ثم إذابته في 900 مل من الماء منزوع الأيونات. بعد ضبط pH إلى ۲/۴  بإضافة ۰/۵  مل من حمض الأسيتيك الجليدي (Glacial acetic acid) 100%، يتم زيادة حجم المحلول إلى 1000 مل بالماء منزوع الأيونات.

كروماتوغرافيا الطور السائل (الطور المتحرك): يتم تحضير خليط حجمي من خلات الأمونيوم والأسيتونيتريل بنسبة 80/20. (800 مل من محلول منظِّم لخلات الأمونيوم و 200 مل من الأسيتونتريل)

حلول التخزين القياسية: يتم نقل 50 ملغ من بنزوات الصوديوم أو سوربات البوتاسيوم بعناية إلى دورق حجمي سعة 100 مل ويتم تحضير المحلول بإضافة الماء المتأين.

التحليل الكروماتوغرافي

تم إجراء التحليل الكروماتوجرافي على نظام HPLC من سلسلة 1200 مزود بكاشف الصمام الثنائي (Diode detector). يتم إجراء عمليات الفصل باستخدام العمود التحليلي Eclipse-XDB-C18. الطور المتحرك عبارة عن خليط حجمي من خلات الأمونيوم والأسيتونيتريل، والذي يتم تحضيره بنسبة 80/20. حجم الحقن هو 20 ميكرولتر والطول الموجي العامل هو 225 نانومتر لبنزوات الصوديوم و 255 نانومتر لسوربات البوتاسيوم.

صورة كروماتوجرام للبنزوات والسوربات في HPLC.

الشكل 1: صورة كروماتوجرام للبنزوات والسوربات في HPLC.

وفيما يلي نستعرض طريقة تحديد تركيز هذين المركبين في عدة عينات.

تحديد وقياس تركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في العينة الأولى (المايونيز)

يتم اختبار 20 مل من العينة المحضرة وحقنها في العمود. وتتم مقارنة الظروف والنتائج مع قمم منحنى المعايرة. يتم حساب تركيز المواد عن طريق الحصول على المساحة تحت القمة من الرسم البياني والمعادلة. تم حساب تركيز المواد الحافظة في العينة المحضرة مع الأخذ في الاعتبار الكمية والحجم المحضرین.

نتيجة قياس البنزوات والسوربات من العينة الأولى

في الدراسة التي أجريت تم تقييم تركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في عينات الصلصة المدروسة التي تم جمعها باستخدام HPLC وتم عرض نتائج هذا القياس في الجدول أدناه. وفقًا للمعايير الوطنية لإيران، تم تحديد الحد الأقصى لتركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم (وحدهما أو معًا) في الصلصات عند 750ppm. أظهرت بيانات HPLC أن جميع عينات الصلصة التي تمت دراستها في هذه الدراسة كانت آمنة من حيث محتوى البنزوات والسوربات، ولم يتجاوز التركيز الحد المقبول للمعيار الإيراني. كان متوسط ​​تركيزات سوربات البوتاسيوم وبنزوات الصوديوم في هذه الدراسة 06.158 ppm و95.249 ppm على التوالي.

وبصورة مماثلة ، في دراسة أخرى، تم الإبلاغ عن أن تركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في العديد من المنتجات الغذائية بما في ذلك المايونيز والكعك والزيتون والسلطة والخبز المحمص ضمن النطاق المقبول القياسي، باستثناء تركيز سوربات البوتاسيوم في عينة كعكة الشوكولاتة. . في السابق، أظهرت الأبحاث أن مستويات بنزوات الصوديوم في عينات الخيار المخلل السائبة كانت أعلى بكثير من المستوى القياسي في الخيار المخلل الصناعي. وفي دراسة أخرى لمنتجات الألبان الإيرانية، تحتوي جميع عينات اللبن على بنزوات الصوديوم، والتي يمكن أن تكون ناجمة عن بنزوات الصوديوم الموجودة في الزبادي والملح. ولكن لم يتم الكشف عن سوربات البوتاسيوم في أي من عينات اللبن الرائب.

ووفقاً للمبادئ التوجيهية لوكالة حماية البيئة الأمريكية (USEPA)، فإن 16% من العينات كانت أعلى من الحد المسموح به وهو 150 ppm. من الواضح أن الاستخدام غير الواعي والمفرط للمواد الحافظة يمكن أن يسبب آثارًا جانبية مختلفة على صحة الإنسان.

تحديد وقياس تركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في العينة الثانية ( اللبن الرائب )

تم التأکید من صحة طريقة HPLC المطورة وفقًا للخطية والمدى والدقة وحد الكشف والحد الكمي في المؤتمر الدولي للتنسيق (ICH). تم تحليل عينات اللبن قبل وبعد إضافة 10 و 20 ملغ. بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم تتكون من 500 مل من العينات. يُظهر طيف الأشعة فوق البنفسجية (UV) المغطى بشكل جيد ودقيق، تركيز البنزوات في عينة اللبن. كما لم تكن هناك اختلافات واضحة في نسبة المواد الحافظة في العينات التابعة لتواريخ إنتاج مختلفة. وفقًا لمعهد البحوث القياسية والصناعية الإيراني (ISIRI)، فإن جميع عينات اللبن تحتوي على بنزوات الصوديوم في نطاق ۱۸/۳  إلى ۲۳۴۵/۱  ملجم/كجم، وبعضها غير مقبول. حوالي ۲۵/۹% من العينات المفحوصة تحتوي على تركيز سوربات البوتاسيوم بين ۴۹۶۱۳-۰/۶.

متوسط ​​ومدى تركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في عينات اللبن الرائب بطريقة HPLC

الجدول 1: متوسط ​​ومدى تركيز بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في عينات اللبن الرائب بطريقة HPLC

نتيجة قياس البنزوات والسوربات في العينة الثانية

في هذا البحث، تم استخدام طريقة HPLC ذات الطور العكسي لكشف وقياس بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم، في بعض ماركات اللبن الرائب الشهيرة، تم تحديد العينات التي يجدها المستهلك في سلة السوق كممثل لهذا الاختبار. توضح هذه المعلومات حول الاكتشافات العامة لبنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في معظم العينات أن هذه المواد الكيميائية تستخدم عادة كمواد حافظة في عينات اللبن الرائب. في الآونة الأخيرة، تم حظر استخدام بنزوات الصوديوم وسوربات البوتاسيوم في اللبن الرائب من قبل المعهد الإيراني للبحوث القياسية والصناعية (ISIRI). ولذلك، ينبغي تنظيم استخدام السوربات والبنزوات.

خاتمة

على الرغم من الآثار الجانبية الخطيرة للاستخدام المفرط للمواد الحافظة، إلا أن الاستخدام الآمن للمواد الحافظة يمكن أن يتحكم في الفساد الميكروبي للأغذية ويزيد من مدة صلاحيتها. ولذلك، فإن مراقبة استخدام المواد الحافظة في صناعة المواد الغذائية والتحكم في كميتها الدقيقة في الأطعمة المستهلكة بشكل شائع، أمر ضروري لكل من صحة الإنسان والاقتصاد. نظرا لرغبة الناس الكبيرة في استهلاك المايونيز وصلصة السلطة، يجب مراقبة جودتها من قبل المنظمات ذات الصلة ويجب فحص مستوى بنزوات الصوديوم و سوربات البوتاسيوم بشكل مستمر. ولكن نظرا لاحتمالية تلوث الغذاء فإن وجود مواد حافظة مثل البنزوات والسوربات ضروري للتحكم في نمو الميكروبات وزيادة مدة الصلاحية وذلك لمنع نمو الكائنات الحية الدقيقة بحيث يمنع حمض البنزويك النشاط البكتيري وحمض السوربيك كما عامل مضاد للفطريات يستخدم في العفن والخميرة.