автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Исследование сохраняющих факторов и идентификация подлинности природной бутилированной столовой воды

На правах рукописи

Беляева Лидия Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ СОХРАНЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОДЛИННОСТИ ПРИРОДНОЙ БУТИЛИРОВАННОЙ столовой воды

Специальность 05.18.15 - технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 АПР 2014

Кемерово 2014

005547653

005547653

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» Министерства образования и науки РФ

Научный руководитель доктор химических наук, профессор

Верещагин Александр Леонидович Официальные оппоненты: Струпан Екатерина Анатольевна,

доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Сибирский Федеральный Университет», «Торгово-экономический

институт», профессор кафедры «Технология и организация общественного питания»

Котова Наталья Ивановна

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Кемеровский институт (филиал) Российского государственного торгово-экономического университета», заведующий кафедрой «Товароведения и экспертизы товаров»

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс», г. Орел

Защита состоится «ЗЪ> мая 2014 года в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, тел./факс 8(384-2)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (www.kemtipp.ru).

С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertatiori) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» кетирр. ги).

Автореферат разослан «7/ »2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета фг/ голуб Ольга Валентиновна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Технический прогресс приводит к изменению параметров окружающей среды. Одним из факторов, нивелирующих негативное влияние окружающей среды на здоровье человека, является употребление соответствующей пищи и воды. При этом очень важным на прохождение процессов в организме является влияние комбинационного и процентного соотношения растворенных в воде микроэлементов.

В Российской Федерации задача обеспечения населения качественной питьевой водой реализуется введением в действие Технического Регламента Таможенного Союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», Федерального закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», СанПиН для вод систем водоснабжения и расфасованных в емкости. Федеральной целевой программой «Чистая вода» предусмотрены разработка системы мероприятий по обеспечению качества и увеличению снабжения населения бутилированной питьевой водой. Так же одним из приоритетных направлений в области обеспечения качества продуктов питания в России является борьба с незаконным производством и возросшим объемом реализации фальсифицированной продукции. Но соответствие минеральной воды требованиям нормативной документации по содержанию химических элементов не всегда является гарантом подлинности воды конкретного происхождения, соответствия эталонной марке данного наименования минеральной воды.

Учитывая высокую стоимость и продолжительность полного химического анализа воды, в настоящее время актуален поиск экспресс-методов идентификации, пригодных для проведения серийных анализов с наименьшими затратами.

На рынке Алтайского края и Сибири пользуется популярностью марка бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ», основным функциональным назначением которой являются: нормализация обмена веществ и мочегонных процессов, антибактериальное действие при ликвидации воспалительных процессов внутри организма и снаружи, разрушение и выведение конкрементов при заболеваниях мочеполовой системы.

Несмотря на большой клинический опыт и многочисленные научные исследования лечения мочекаменной болезни применением минеральных вод, механизм разрушения и растворения мочевых камней в организме человека под их воздействием недостаточно изучен и освещен в литературе и является актуальным.

Степень разработанности темы исследования. Изучению качества и функциональных свойств природных минеральных вод посвящены работы таких ученых как Г.И. Гесс, В.В. Иванов, Г.А. Невраев, В.М. Боголюбов, И.К. Зайцев, С.А. Смирнов, В.М. Киселев, В.М. Позняковский, Т.А. Краснова, A.M. Овчинников, Е.В. Сербина и других отечественных ученых. Однако на сегодняшний день по-прежнему остаются актуальными вопросы сохранения функциональных свойств природных бутилированных минеральных вод при хранении в различной таре и транспортировке при различных условиях и доступные методы их идентификации.

Целью исследования является изучение влияния основных сохраняющих факторов (видов потребительской тары и условий хранения) на функциональные свойства природной бутилированной минеральной столовой воды «Серебряный ключ» в течение срока хранения и идентификация ее подлинности.

В соответствии с целями поставлены следующие задачи:

- проанализировать потребительские предпочтения в отношении минеральных вод Алтайского края (на примере рынка г. Бийска);

- оценить влияние забора воды по сезонам года на постоянство функциональных свойств природной бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ»;

- исследовать воздействие материалов потребительской тары, ее объемов и температуры хранения на сохранение функциональных свойств природной минеральной воды «Серебряный ключ» в течение срока годности;

- исследовать функциональные свойства природной минеральной воды «Серебряный ключ» при лечении и профилактике мочекаменной болезни in vitro',

- разработать методику экспресс - идентификации подлинности состава природной бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» эталонной марке.

Научная новизна.

Установлено, что в течение гарантийного срока хранения минеральных вод изменение элементного состава происходит за счет адсорбции частиц на внутреннюю поверхность тары;

Установлено соотношение между условиями хранения, объемами/площадью потребительской тары и количеством адсорбированных на ее поверхности частиц минеральной воды;

Доказана невозможность микробиологического загрязнения бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» на всех этапах товародвижения;

Установлен in vitro механизм разрушения структуры и прочности

агломератов мочевых камней различных типов при воздействии на них минеральной воды «Серебряный ключ», который может объяснить процесс разрушения мочевых камней в организме человека;

Уточнен химический состав минеральной воды «Серебряный ключ» и внесены предложения по введению в формулу Курлова для данной минеральной воды содержания кремния и фторид-иона (как маркера подлинности).

Теоретическая и практическая значимость работы.

- утверждены предложения изменений в ТУ 9185-003-49671316-08 «Вода минеральная природная питьевая столовая «Бехтемирская минеральная - Серебряный ключ» по корректировке содержания основных ионов и сроков хранения (Приложение (Акт внедрения ООО «Рассветы над Бией));

- разработана методика экспресс - идентификации подлинности бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ», выпускаемой различными производителями, эталонной марке воды (Приложение (Акт внедрения ООО «Рассветы над Бией»));

- по факту обнаружения несоответствия бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» ООО «Триера-Аква» эталонной марке по разработанной методике, прекращена продажа воды месторождения данному предприятию;

- разработана методика оценки влияния минеральных вод на процессы растворения и разрушения мочевых камней in vitro;

- материалы работы используются при чтении курсов по товароведению продовольственных товаров в Бийском технологическом институте (филиал АлтГТУ) (Приложение (Справка о внедрении БТИ ФГБОУ ВПО Алт ГТУ)).

Методология и методы исследования. В основной методологической части диссертационной работы проанализированы труды отечественных и зарубежных специалистов по вопросам функциональных элементов и материалам тары для минеральных вод, процессам, происходящим при хранении бутилированных вод, их фальсификации и применению минеральных вод при лечении мочекаменной болезни.

Для реализации поставленных задач диссертационной работы применялись общепринятые методы сбора и обработки информации, методы физико-химического, физико-механического и элементного анализа.

Положения, выносимые на защиту:

-процессы изменения химического состава и морфологии тары при хранении бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ»

- метод экспресс - идентификации подлинности минеральной

воды «Серебряный ключ»

- механизм разрушения мочевых камней при воздействии природной минеральной воды «Серебряный ключ».

Степень достоверности результатов. Экспериментальная часть выполнена на высоком методическом уровне с использованием современных и общепринятых теорий и методов исследования. В работе использованы статистические методы обработки данных.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 118 страницах. Диссертация содержит 17 таблиц и 22 рисунка. Список использованной литературы включает 151 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана общая характеристика работы. Обоснована актуальность выбранной темы, научная новизна, теоретическая и практическая значимость. Сформулированы цели и задачи работы.

В главе 1 обобщены научно-техническая информация и экспериментальные данные отечественных и зарубежных ученых по направлениям работы: особенности элементного состава минеральных вод Алтайского края, особенности функциональных компонентов минеральных вод, характеристика минеральной воды «Серебряный ключ», материалы, способы получения тары и процессы, происходящие в таре при хранении минеральной воды. Проанализировано современное состояние рынка бутилированных минеральных вод и методов контроля их качества. Описаны причины появления и способы устранения мочекаменной болезни.

В главе 2 приведены объекты и методы исследования, исходя из поставленной цели и обозначенных задач исследования. Теоретическая и экспериментальная части работы выполнялись в 2008-2013 гг. Исследования проводили в семь взаимосвязанных этапов. Схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

В главе 3 изложены результаты исследований этапов 2, 3 и 4 схемы исследований. Изучены потребительские предпочтения в отношении минеральных вод Алтайского края на примере г. Бийска по показателям соотношения потребления напитков; критериев покупки; предпочтений в упаковке; известности марки.

Исследование показало, что употребление бутилированной воды находится на низком уровне (10%), тогда как большая часть опрашиваемых употребляют воду из под крана (58%).

этап

Анализ информационно-патентной литературы по изучаемой проблеме

Изучение месторождений и

ассортимента минеральных вод Алтайского края

этап

31

Изучение назначения микроэлементов минеральных вод

Изучение материалов, и характеристик тары для минеральных вод

Изучение Бехтемирского месторождения вод

Исследование потребительских предпочтений в отношении минеральных вод Алтайского края

Предпочтения в упаковке

£

Соотношение потребления

Критерий покупки

Популярность марок

И]

этап

Оценка изменения функциональных свойств бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» в течение срока хранения

Исследование изменения микробиологических показателей воды

IV

Анализ динамики забора и розлива минеральной воды из скважины 252Д

Исследование постоянства химического состава воды по сезонам года

этап

Исследование факторов, влияющих на постоянство качества бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» в течение срока хранения

Исследование изменения химического состава при хранении в ПЭТ-таре различного объема

Исследование влияния температуры хранения в ПЭТ-таре на изменение химического состава минеральной воды

Анализ изменения морфологии поверхности стеклянной тары

V

VI

этап

этап.

Разработка методики идентификации подлинности минеральных вод с применением маркера подлинности

Разработка методики оценки воздействия минеральных вод на растворение и разрушение мочевых камней

Исследование in vitro воздействия бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» на процессы растворения мочевых камней

Методика оценки минеральных вод

этап

Утверждение предложений по корректировке действующих ТУ по содержанию основных ионов и срокам годности.

Рисунок 1 - Схема постановки эксперимента

При анализе покупки различных напитков респондентами, получены данные о том, что самой покупаемой из напитков является минеральная вода, которую покупают более 60 % респондентов. Так же в ходе исследования выявлено, что самыми значимыми критериями при покупке минеральной и питьевой воды являются цена и качество продукции. В заключении опроса выявлено, что наибольшей популярностью (21,5 %) у опрошенных пользуется вода «Серебряный ключ» производителя ООО «Серебряный ключ» (с. Стан-Бехтемир, Алтайского края), которая выбрана в качестве объекта исследований данной работы.

В рамках исследований представлены сводные данные по эксплуатации скважины, исследованию химического состава воды, взятой с различной глубины. Установлено постоянство химического состава и микробиологическая чистота всех образцов из скважины и бутилированной воды «Серебряный ключ» по сезонам года. Опытным путем принципиально исключено микробиологическое загрязнение данной бутилированной воды на всех этапах товародвижения.

Розлив воды «Серебряный ключ» в ООО «Серебряный ключ» производится в тару из полиэтилентерефталата (ПЭТ) различного объема. Разный объем используемой тары предопределяет и разное отношение объемов тары к ее поверхности, вступающей в контакт с водой. В рамках этапа проводилось исследование изменения химического состава бутилированной воды в бутылках объемом 0,5, 1,5 и 5 дм3 при температуре (18 ± 2) °С. Анализ элементного состава проводился на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой iCAP 6000. Выявлено уменьшение массовой доли минеральных компонентов в образцах, что дало возможность предположить, что при хранении воды происходит адсорбция элементов на поверхность тары, что может привести к изменению ее морфологии.

Оценка изменения морфологии внутренней поверхности ПЭТ-тары, в которой хранилась минеральная вода, проводилась на электронном растровом микроскопе с подсчетом количества осажденных частиц на единице площади поверхности.

По результатам обработки морфологических изображений составлена диаграмма зависимости числа осажденных частиц от объема тары (рисунок 2).

Из рисунка 2 следует, что в течение срока хранения наблюдается увеличение количества частиц бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» на поверхностях тары любого объема.

Наибольшее соотношение площади поверхности к объему составляет для тары объемом 0,5 дм3, ей соответствует и наибольшее

количество осажденных частиц.

На основании полученных данных можно установить, что срок хранения бутилированных минеральных вод должен зависеть и от объема упаковки, так как равновесная сорбционная емкость поверхностей и равновесная концентрация компонентов бутилированной воды в таре различного объема различны.

Равновесная сорбционная емкость поверхностей бутылок и равновесная концентрация элементов воды будут различными при разных температурах хранения. Проведены исследования изменения морфологии поверхности тары после хранения образцов минеральной воды «Серебряный ключ» в течение 6 месяцев при температурах (18 ±2) °С; (30 ± 2) °С; (36 ± 2) °С. По результатам обработки морфологических изображений составлена диаграмма зависимости числа осажденных частиц от температуры во времени (рисунок 3).

кн.*-«* частиц, ил

-е-1.5 дм?

-»-ИоС -«-.ГОоС • ЛоС

Рисунок 2 - Диаграмма осаждения частиц на поверхность тары различного объема

Рисунок 3 - Диаграмма осаждения частиц на внутреннюю поверхность тары

Из полученных данных можно сделать вывод об увеличении числа осажденных частиц при повышенных температурах и о наступлении равновесного процесса значительно позже, чем при температуре 18 °С. Таким образом, продажа и транспортировка минеральных вод в полимерной таре в летнее время без соблюдения температурных режимов, установленных ТУ, ведет к ухудшению потребительских свойств минеральных вод.

Наряду с полимерной тарой оценивалась морфология поверхности тары из стекла после хранения в ней минеральной воды «Серебряный ключ» в течение 6 месяцев. Полученные результаты свидетельствуют о том, что характер осаждения частиц минеральной воды «Серебряный ключ» на стеклянной таре отличается от характера осаждения на полимерных материалах. Количество осажденных частиц с течением времени хранения увеличивается, они укрупняются, переходя в агломераты по истечении 5 месяцев.

Глава 4. В ходе исследования постоянства химического состава обнаружено стабильное повышенное содержание (до 1,3%) такого

функционального элемента, как фторид-ион. Вода указанным содержанием фторид-иона может служить основным источником поступления его в организм. Поэтому предлагается внести данный элемент в таблицу содержания основных ионов в ТУ 3185-00349671316-08 для исследуемой воды.

При химическом анализе бутилированных минеральных вод под маркой «Серебряный ключ» различных производителей установлены существенные различия в содержании фторид-иона. Анализируя полученные данные, можно предположить факт фальсификации некоторыми производителями воды данного наименования. Для оценки подлинности минеральных вод наименованию «Серебряный ключ» предлагается выбрать в качестве эталонной марки бутилированную воду производства ООО «Серебряный ключ». В рамках исследования разработана методика экспресс - идентификации подлинности вод данного наименования эталонной марке по содержанию маркера подлинности (фторид-иона).

В главе 5 произведено исследование физико-механических показателей с помощью термомеханического анализатора ТМА-60, элементного состава и структуры электронным микроскопированием образцов мочевых камней после взаимодействия с минеральной водой «Серебряный ключ» в две серии испытаний.

В ходе первой серии испытаний образцы идентичного состава под номерами 1.1, 1.3 были помещены в дистиллированную воду, а образцы под номерами 1.2, 1.4 помещены в природную минеральную воду «Серебряный ключ» и выдерживались при температуре (37,0 ± 0,2) °С в термостате ТС-80М2.

Необходимо отметить, что процесс растворения происходит по площади образца. Образцы 1.3 и 1.4 обладают большей массой, а значит и большей площадью, поэтому и растворение этих образцов происходит быстрее, чем образцов 1.1 и 1.2.

При воздействии минеральной воды на образцы мочевых камней в течение (7-21) суток происходят максимальные изменения структуры камней, что подтверждается изменением их массы, диаметра и упругих деформаций (рисунок 4).

Анализ динамики упругих деформаций показал, что наибольшие изменен™ происходят при воздействии минеральной воды «Серебряный ключ», несмотря на то, что в нее помещены образцы мочевых камней большей массы.

Перед исследованием проводилось электронное микрокопирование образца 1.2. Распад образцов 1.1 и 1.2 произошел через 42 суток выдержки, образца 1.4 - через 49 суток, образец 1.3 (в дистиллированной воде) - не распался и после выдержки в течение 100

По результатам таблицы можно предположить, что кристаллическая фаза состоит в основном из оксалата кальция, а фаза связующего - в основном из фосфата кальция.

Длительность испытаний во второй серии — 80 суток. Образец 2

суток. За период эксперимента внешний вид всех образцов постепенно изменялся от сплошного монолита (рисунок 5) до агломерата из нескольких частей, соединенных между собой в отдельных местах.

, Деформация.0/«

Рисунок 4 - Динамика Рисунок 5 - Структура

деформации образцов камней за образца 1.2 до эксперимента, период эксперимента Увеличение в 200 раз

В результате разрушения структуры мочевого камня 1.2 (рисунок 5) получены две фазы: связующая и кристаллическая, которые подверглись элементному анализу состава (таблица 1).

Таблица I - Элементный состав и структура кристаллической и связующей фаз мочевых камней (увеличение в 500 раз) _

Фаза

Изображение

Элемент

Относительная доля элемента, %

Связую щая

10,74± 0,05

21,38± 0,05

67,56± 0,05

0,32± 0,05

по истечении данного времени стал рыхлым и при небольшом воздействии распался.

Установлено, что изменения деформаций 1 серии (рисунок 4) и массы образцов 2 серии (рисунок 6) начинается примерно на (7 - 21) сутки взаимодействия с минеральной водой, что коррелирует со сроком лечения больных в санатории «Рассветы над Бией».

Рисунок 6 - Динамика изменения массы образцов камней 2, 3 и 4 Уменьшение массы образцов продолжается до 50 суток. Поэтому необходимо продолжать применение бутилированной воды «Серебряный ключ» после лечения в санатории в домашних условиях.

По истечении 80 суток проведено исследование элементного состава и микроструктуры образцов (таблица 2).

Таблица 2 - Элементный состав и микроскопическое изображение образцов камней 2,3 и 4________

Обра зец Микроскопическое изображение Элемент Массовая доля элемента, %

Са ЮЛ ±0,1

Ре 0,13 ±0,05

'"/..'-. лвнвннв мё менее 0,1

2 Р 1,2 ±0,1

81 72,5 + 0,1

А1 1.2 ±0,1

нипш^шеш .¿¡ш Э 0,02 ± 0,05

Са 39,5 ±0,1

Ре 3,0 ±0,1

к ^ЙЁ^^^ТЖйС к1 мё 4,6 ±0,1

Мп 0,8 ± 0,05

Р 0,5 ± 0,05

3 45,8 ±0.1

А1 3,9 ±0.1

Б 0,7 ± 0,05

Са 75,6 ±0,1

штшт Э 1,1 ±0,1

Mg менее 0,1

р 2,3 ±0,1

4 12 ±0,1

А1 4,2 ±0,1

Из представленного анализа образцов мочевых камней следует, что камни обладают разной структурой и различны по химическому составу. Образец №2 представлен двухфазной структурой, аналогично образцам серии 1, и его можно отнести к мочевым камням оксалатного типа. Образцы 3 и 4 можно отнести к мочевым камням смешанного типа.

Из анализа структуры мочевых камней следует, что камни большого размера представляют собой агломераты из большого количества кристаллических частей небольшого размера, скрепленных между собой связующей фазой. Кристаллическая часть агломерата практически не растворяется, растворяется только связующая фаза. Вследствие этого образуются области с пониженной механической прочностью, что приводит к разрушению мочевого камня.

Конечным продуктом разрушения камней меньшего размера являются трудно растворимые кристаллы (индивиды), которые со временем прекращают уменьшать свою массу, растворившись на (80 - 85) %, но могут выйти через мочевые пути.

В результате проведенных исследований воздействия минеральной воды «Серебряный ключ» на процессы разрушения мочевых камней был установлен механизм и процесс разрушения мочевых камней in vitro, который может объяснить процесс разрушения мочевых камней в организме человека. Так же разработана методика оценки воздействия минеральных вод на разрушение и растворение мочевых камней.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что потребление бутилированной воды в Алтайском крае находится на низком уровне, большая часть потребителей употребляют водопроводную воду. Самой покупаемой из бутилированных напитков является минеральная вода в бутылке из ПЭТ объемом 1,5 литра, которую покупают более 72 % респондентов. Наибольшей популярностью у опрошенных пользуется вода «Серебряный ключ» производства ООО «Серебряный ключ».

2. Установлено стабильное качество минеральной воды «Серебряный ключ» в течение всех сезонов года. Уточнена формула Курлова для воды «Серебряный ключ» по внесению в нее содержания фторид - иона и кремния. По результатам исследования содержания фторид-иона в минеральных водах марки «Серебряный ключ» разных производителей, в качестве эталонной марки выбрана бутилированная вода производства ООО «Серебряный ключ», и разработана экспресс-методика оценки подлинности вод данного наименования.

3. Изучены условия и механизм процессов, влияющих на изменение химических показателей бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» за период гарантийного срока хранения. Установлена зависимость площади поверхности бутылки к ее объему на скорость и количество осажденных частиц минеральной воды.

4. Установлен in vitro механизм разрушения мочевых камней при воздействии минеральной воды «Серебряный ключ» и химический состав мочевых камней. Исследование динамики растворения мочевых камней позволило установить, что определенные максимумы изменений массы, диаметра и деформации образцов мочевых камней приходятся на (14 - 21) сутки, что коррелирует со сроками лечения в санатории «Рассветы над Бией» и может объяснить механизм их растворения в организме человека. На основании исследований процессов разрушения мочевых камней in vitro разработана методика оценки способности минеральных вод к разрушению мочевых камней.

5. Изучение химического состава и изменений морфологии поверхности тары из полимерных материалов в течение срока хранения минеральной воды «Серебряный ключ» позволило выдать рекомендации по корректировке действующих ТУ 9185-003-4967131608 «Вода минеральная природная питьевая столовая «Бехтемирская минеральная - Серебряный ключ» по срокам годности и по содержанию основных ионов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

1. Верещагин, A.JI. Анализ рынка питьевой и минеральной воды Алтайского края/A.Jl. Верещагин, JI.A Беляева// Пиво и напитки. -2011.-№ 1.-С. 9-11.

2. Верещагин, A.JI. Растворение почечных камней in vitro в минеральной воде «Серебряный ключ» Бехтемирского месторождения/ А.Л. Верещагин, JI.A. Беляева, Н.В. Бычин, Е.В. Лебедев// Ползуновский вестник. - 2011. -№4-1. — С.260-263.

3. Верещагин, А.Л. Исследование элементного состава бутилированной минеральной воды в ПЭТ-таре/А.Л. Верещагин, Л.А. Беляева// Пищевая промышленность. - 2012. - № 1. - С. 26.

4. Неймарк, А.И. Клинико-экспериментальные возможности минеральной воды «Серебряный ключ» в лечении мочекаменной болезни/А.И. Неймарк, A.B. Давыдов, И.В. Каблова, А.Л. Верещагин,

JI.A. Беляева, E.B. Лебедев, Н.В. Бычин// Вестник Алтайской науки. -2013. - №2-2/2013. -С.152-157.

Статьи в журналах и сборниках материалов конференций:

5. Степанова, Н.В. Экспертиза качества серебросодержащих минеральных вод, представленных в торговой сети г. Бийска/ Н.В. Степанова, JI.A. Беляева, O.A. Шелипова/ Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка: материалы 2-й Всерос. научно-практич. конф. 21 октября 2008 г. - Бийск: АлтГТУ, 2008. - С. 35-39.

6. Верещагин, A.JI. Экспертиза качества минеральной воды «Серебряный ключ»/А.Л. Верещагин, Л.А. Беляева, Н.В. Степанова, Е.В. Лебедев// Пища, экология и качество. Мат. межд. научно-практ. конф. Кемерово 23 апреля 2009 г. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2009. -С. 264-266.

7. Верещагин, Д.Л. Оценка биологической активности природной серебросодержащей воды / А.Л. Верещагин, Л.А. Беляева, Н.В. Степанова, JT.C. Кулагина// Инновационные технологии: производство, экономика, образование: мат. Всерос. научно-практ. конф. 24 сентября 2009 года. - Бийск: АлтГТУ, 2009. - С. 358-360.

8. Беляева, Л.А. Оценка биологической активности минеральной воды «Серебряный ключ», содержащей природное серебро/ Л.А Беляева, А.Л. Верещагин, Н.В. Степанова, Л.С. Кулагина // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: Том III: Качество. Экономика. Образование: сб. материалов III всеросс. научно-практ. конф. с межд. участ. 11 декабря 2009 г. - Челябинск: ЮУГУ, 2009. -С.156-158. ' "

9. Верещагин, А.Л. Полиэтилентерефталат как тара для питьевой и минеральной воды/ А.Л. Верещагин, Л.А. Беляева, Н.В. Бычин, Л.С. Кулагина// Пища, экология, качество - тр. VII межд. науч.-практ. конф. 21-22 сентября 2010. - Новосибирск: СибНиПТиБ, 2010. - С.44-46. •

10. Беляева, Л.А. Экспертиза бутилированных минеральных вод Алтайского края и Казахстана по содержанию фторид-иона/Л.А. Беляева, А.Л. Верещагин, Е.В. Лебедев// Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка: мат. 3-й Всероссийск. научно-практической конф. 19 октября 2010 г. - Бийск: АлтГТУ, 2010. - С.3-6.

11. Верещагин, А.Л. Динамика рынка бутилированной воды Алтайского края/А.Л. Верещагин, Л.А Беляева// Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка: мат. 3-й Всероссийск. научно-практической конф. 19 октября 2010 г. - Бийск: АлтГТУ, 2010. - С.6-13.

12. Беляева, JI.А. Анализ изменений поверхности тары после ее взаимодействия с минеральной водой «Серебряный юпоч»/Л.А. Беляева, А.Л. Верещагин, Н.В. Бычин, Л.С. Кулагина// Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка: мат. 3-й Всерос. научно-пракг. конф. 19 октября 2010 г. - Бийск: АлтГТУ, 2010. - С.14-18.

13. Беляева, Л.А. Оценка минеральных вод Алтайского края по содержанию фторид-иона/ Л.А. Беляева, А.Л. Верещагин, Е.В. Лебедев// Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг: мат. Всероссийск. научно-практ. конф. с междунар. участием, посвященной 10-летию факультета экспертизы и товароведения 18 февраля 2011г. - Киров: Кировская ГМА, 2011. - С. 192-193.

14. Верещагин, А.Л. Исследование динамики растворения почечных камней в минеральной воде «Серебряный ключ» Бехтемирского месторождения /АЛ. Верещагин, Л.А. Беляева, Н.В. Бычин, Е.В. Лебедев// Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка: материалы 4-й Всерос. научно-практич. конф. 25 апреля 2012 г.

- Бийск: АлтГТУ, 2012. - С.57-63.

15. Беляева, Л.А. Изучение процессов, происходящих при хранении бутилированной воды «Серебряный ключ» в таре из полиэтилентерефталата/ Л.А. Беляева, А.Л. Верещагин, Н.В. Бычин// Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка: материалы 4-й Всерос. научно-практич. конф. 25 апреля 2012 г. - Бийск: АлтГТУ, 2012. —С.130-133.

16. Неймарк, А.И. Влияние минеральной воды «Серебряный ключ» на механизмы растворения почечных камней in vitro/А.И. Неймарк, A.B. Давыдов, Л.А. Беляева, АЛ. Верещагин, Е.В. Лебедев, Н.В. Бычин// Материалы I конгресса урологов Сибири, Кемерово, 1718 мая2012 г. Кемерово: изд. Кем. мед. академии-2012.-С.213-215.

17. Верещагин, А.Л. Взаимодействие природной минеральной воды «Серебряный ключ» с поверхностью полимбрных материалов/А.Л. Верещагин, Л.А. Беляева// Пища, экология, качество

- тр. IX межд. науч.-практ. конф. 11-12 сентября 2012. - Новосибирск: СибНиПТиБ, 2012. - С.23-24.

Подписано в печать 03.04.14. Формат 60x84 1/16 Печать - ризография. Ус.п.л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 0304. Отпечатано в ООО «Издательский дом «Бия» 659333, Россия, Алтайский кр., г. Бийск, пер. Муромцевский, 2

Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой

промышленности»

04201455001 На правах рукописи

Беляева Лидия Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ СОХРАНЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОДЛИННОСТИ ПРИРОДНОЙ БУТИЛИРОВАННОЙ столовой воды

Специальность 05.18.15 - технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

ДИССЕРТАЦИЯ

На соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: заведующий кафедрой общей химии и экспертизы товаров, д.х.н., профессор

А.Л. Верещагин

Кемерово 2014

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

5

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 10

Товароведные особенности природных минеральных вод

1.1 Изучение месторождений и ассортимента бутилированных 10 минеральных вод Алтайского края

1.2 Роль микроэлементов (серебро, кремний, фтор) в формировании 15 функциональных свойств минеральных вод

1.3 Потребительские свойства минеральной воды «Серебряный ключ» 21 Бехтемирского месторождения

1.4 Тара, как фактор, сохраняющий качество бутилированной 26 минеральной воды

1.5 Процессы изменения химического состава и морфологии поверхности 30 тары при хранении бутилированных минеральных вод

1.6 Обзор современных методов идентификации природных минеральных 33 вод

1.7 Применение минеральных вод для лечения мочекаменной болезни 36

1.7.1 Причины камнеобразования в организме, классификация и структура 36 мочевых камней

1.7.2 Применение минеральных вод для лечения мочекаменной болезни 40 Заключение по главе 1 43 ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 44

2.1 Характеристика объектов исследований и схема постановки 44 экспериментов

2.2 Методы исследования 48 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ФОРМИРУЮЩИХ 53 И СОХРАНЯЮЩИХ КАЧЕСТВО БУТИЛИРОННОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ «СЕРЕБРЯНЫЙ КЛЮЧ»

3.1 Изучение потребительских предпочтений жителей г. Бийска в 53 отношении природных минеральных вод Алтайского края

3.2 Оценка изменения функциональных свойств бутилированной 58 минеральной воды «Серебряный ключ» в течение срока хранения

3.2.1 Динамика забора и розлива минеральной воды «Серебряный ключ» 58 из скважины 252Д

3.2.2 Сезонные изменения микробиологических показателей и 60 химического состава воды по сезонам года

3.3 Факторы, влияющие на постоянство качества природной 64 бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» в течение

срока хранения

3.3.1 Изменение химического состава бутилированной минеральной воды 65 «Серебряный ключ» при хранении в полимерной таре различного объема

3.3.2 Влияние температуры хранения минеральной воды «Серебряный 69 ключ» в ПЭТ-таре на изменение ее химического свойства

3.3.3 Изменение морфологии внутренней поверхности стеклянной тары 72 при хранении в ней минеральной воды «Серебряный ключ»

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДЛИННОСТИ 77 БУТИЛИРОВАННОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ «СЕРЕБРЯНЫЙ КЛЮЧ»

4.1 Исследование содержания фторид-ионов в бутилированных 77 минеральных водах

4.2 Разработка методики идентификации подлинности бутилированной 80 минеральной воды «Серебряный ключ»

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНОЙ 84 МИНЕРАЛЬНОЙ ВОДЫ «СЕРЕБРЯНЫЙ КЛЮЧ» НА ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЯ И РАСТВОРЕНИЯ МОЧЕВЫХ КАМНЕЙ IN VITRO

5.1 Разработка методики оценки воздействия in vitro минеральной воды 84 «Серебряный ключ» на процессы растворения и разрушения мочевых камней

5.2 Методика оценки воздействия минеральных вод на процессы 100 разрушения мочевых камней

ВЫВОДЫ 103

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 105

ПРИЛОЖЕНИЕ 119

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Технический прогресс приводит к изменению параметров окружающей среды. Одним из факторов, нивелирующих негативное влияние окружающей среды на здоровье человека, является употребление соответствующей пищи и воды. При этом очень важным на прохождение процессов в организме является влияние комбинационного и процентного соотношения растворенных в воде микроэлементов [58, 91].

В Российской Федерации задача обеспечения населения качественной питьевой водой реализуется введением в действие Технического Регламента Таможенного Союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», Федерального закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», СанПиН для вод систем водоснабжения и расфасованных в емкости. Федеральной целевой программой «Чистая вода» предусмотрены разработка системы мероприятий по обеспечению качества и увеличению снабжения населения бутилированной питьевой водой [101]. Так же одним из приоритетных направлений в области обеспечения качества продуктов питания в России является борьба с незаконным производством и возросшим объемом реализации фальсифицированной продукции. Но соответствие минеральной воды требованиям нормативной документации по содержанию химических элементов не всегда является гарантом подлинности воды конкретного происхождения, соответствия эталонной марке данного наименования минеральной воды.

Учитывая высокую стоимость и продолжительность полного химического анализа воды, в настоящее время актуален поиск экспресс-методов идентификации, пригодных для проведения серийных анализов с наименьшими затратами.

На рынке Алтайского края и Сибири пользуется популярностью марка бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ», основным функциональным назначением которой являются: нормализация обмена веществ и мочегонных процессов, антибактериальное действие при ликвидации воспалительных процессов внутри организма и снаружи, разрушение и выведение конкрементов при заболеваниях мочеполовой системы.

Несмотря на большой клинический опыт и многочисленные научные исследования лечения мочекаменной болезни применением минеральных вод, механизм разрушения и растворения мочевых камней в организме человека под их воздействием изучен и освещен в литературе недостаточно и является актуальным.

Степень разработанности темы исследования.

Изучению качества и функциональных свойств природных минеральных вод посвящены работы таких ученых как Г.И. Гесс, В.В. Иванов, Г.А. Невраев, В.М. Боголюбов, И.К. Зайцев, С.А. Смирнов, В.М. Киселев, В.М. Позняковский, Т.А. Краснова, A.M. Овчинников, Е.В. Сербина и других отечественных ученых. Однако на сегодняшний день по-прежнему остаются актуальными вопросы сохранения функциональных свойств природных бутилированных минеральных вод при хранении в различной таре и транспортировке при различных условиях и доступные методы их идентификации.

Целью исследования является изучение влияния основных сохраняющих факторов (видов потребительской тары и условий хранения) на функциональные свойства природной бутилированной минеральной столовой воды «Серебряный ключ» в течение срока хранения и идентификация ее подлинности.

В соответствии с целями поставлены следующие задачи:

проанализировать потребительские предпочтения в отношении минеральных вод Алтайского края (на примере рынка г. Бийска);

- оценить влияние забора воды по сезонам года на постоянство функциональных свойств природной бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ»;

- исследовать воздействие материалов потребительской тары, ее объемов

и температуры хранения на сохранение функциональных свойств природной минеральной воды «Серебряный ключ» в течение срока годности;

- исследовать функциональные свойства природной минеральной воды «Серебряный ключ» при лечении и профилактике мочекаменной болезни in vitro;

- разработать методику экспресс - идентификации подлинности состава природной бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» эталонной марке.

Научная новизна:

Доказана невозможность микробиологического загрязнения бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» на всех этапах товародвижения;

- Установлено, что в течение гарантийного срока хранения минеральных вод изменение элементного состава происходит за счет адсорбции частиц на внутреннюю поверхность тары;

Установлено соотношение между условиями хранения, объемами/площадью потребительской тары и количеством адсорбированных на ее поверхности частиц минеральной воды;

-Установлен in vitro механизм разрушения структуры и прочности агломератов мочевых камней различных типов при воздействии на них минеральной воды «Серебряный ключ»;

- Уточнен химический состав минеральной воды «Серебряный ключ» и внесены предложения по введению в формулу Курлова для данной минеральной воды содержания кремния и фторид-иона (как маркера подлинности).

Теоретическая и практическая значимость работы.

- утверждены предложения изменений в ТУ 9185-003-49671316-08 «Вода минеральная природная питьевая столовая «Бехтемирская минеральная -Серебряный ключ» по корректировке содержания основных ионов и сроков хранения (Приложение (Акт внедрения ООО «Рассветы над Бией));

- разработана методика экспресс - идентификации подлинности бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ», выпускаемой различными производителями, эталонной марке воды (Приложение (Акт внедрения ООО «Рассветы над Бией»));

- по факту обнаружения несоответствия бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ» ООО «Триера-Аква» эталонной марке по разработанной методике, прекращена продажа воды месторождения данному предприятию;

- разработана методика оценки влияния минеральных вод на процессы растворения и разрушения мочевых камней in vitro;

- материалы работы используются при чтении курсов по товароведению продовольственных товаров в Бийском технологическом институте (филиал АлтГТУ) (Приложение (Справка о внедрении БТИ ФГБОУ ВПО Алт ГТУ)).

Методология и методы исследования.

В основной методологической части диссертационной работы проанализированы труды отечественных и зарубежных специалистов по вопросам функциональных элементов и материалам тары для минеральных вод, процессам, происходящим при хранении бутилированных вод, их фальсификации и применению минеральных вод при лечении мочекаменной болезни.

Для реализации поставленных задач в диссертационной работе применялись общепринятые методы сбора и обработки информации, методы физико-химического, физико-механического и элементного анализа.

Положения, выносимые на защиту:

1. Процессы изменения химического состава и морфологии тары при • хранении бутилированной минеральной воды «Серебряный ключ».

2. Метод экспресс - идентификации подлинности минеральной воды «Серебряный ключ».

3. Механизм разрушения мочевых камней in vitro при воздействии природной минеральной воды «Серебряный ключ».

Степень достоверности результатов.

Экспериментальная часть выполнена на высоком методическом уровне с использованием современных и общепринятых теорий и методов исследований. В работе использованы статистические методы обработки данных.

Апробация результатов исследования.

Основные положения работы были доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Пища, экология и качество» (Кемерово, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии: производство, экономика, образование» (Бийск, 2009), III всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2009), VII международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (Краснообск, 2010), 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка» (Бийск, 2010), 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка» (Бийск, 2012), I конгрессе урологов Сибири (Кемерово, 2012), IX Международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (Краснообск, 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 118 страницах. Диссертация содержит 17 таблиц и 22 рисунка. Список использованной литературы включает 151 наименование.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТОВАРОВЕДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД

1.1 Изучение месторождений и ассортимента бутилированных минеральных вод Алтайского края

Алтайский край располагает широким набором минеральных вод, на основе которых получила развитие санаторно-курортная система края. На территории Алтайского края выявлено около 1,5 тысяч скважин, воды из которых соответствуют критериям минеральных вод, пригодных для питьевых и лечебных [84, 119].

Рынок бутилированной питьевой минеральной воды является на сегодня одним из самых наиболее динамично развивающихся в пищевой промышленности. Интенсивный рост потребления бутилированной воды объясняется увеличением доходов населения после финансового кризиса и тем, что все большее количество производителей минеральной воды увеличивают финансирование продвижения бренда и рекламы своей продукции, что оказывает влияние на увеличение спроса.

В настоящее время потребители воды стали гораздо более придирчивы к качеству и к появлению на прилавках новых марок вод потому, что прививается культура потребления и расширяется информация о потребительских качествах бутилированных вод. Успех на рынке остается за теми производителями и поставщиками, которые предлагают товар, качество которого в сознании потребителей неоспоримо, за теми, кто предлагает только самую лучшую минеральную воду. Поэтому необходимо следить за тенденциями потребительских предпочтений и соответственно им корректировать и

и

рекламировать покупателям информацию о потребительских свойствах воды[119].

Немаловажным фактором увеличения потребления бутилированных минеральных питьевых вод также является ухудшение экологической обстановки, особенно в промышленных центрах.

Самым удивительным для многих производителей оказался не столько быстрый рост рынка питьевой воды, как его высокая доходность [77, 107]. Бутилированная вода позиционируется в достаточно высокой ценовой категории, так как целевая аудитория состоит в основном из обеспеченных слоев населения.

Согласно ГОСТ Р 54316-2011 [34], к минеральным водам относятся природные воды, оказывающие на организм человека лечебное действие, обусловленное основным ионно-солевым и газовым составом, повышенным содержанием биологически активных компонентов и специфическими свойствами (радиоактивность, температура, кислотность).

Наибольшее распространение в Алтайском крае имеют воды хлоридно-сульфатного типа (аналогично воде Ижевская). Эти воды занимают территорию Романовского, Завьяловского, Новичихинского районов Алтайского края.

Предгорные равнины и горы Алтая являются уникальным природным рекреационным регионом. В них выявлены зоны разгрузки термальных радоносодержащих вод (Белокурихинское, Искровское, Черновское месторождения).

Воды хлоридно-гидрокарбонатного состава (минерализация до 3 г/дм ) распространены в Кулундинском, Славгородском, Бурлинском районах. В Усть-Калманском районе выявлены воды сульфатно-хлоридного состава (Березовского

л

месторождения лечебно-столовых вод) с минерализацией до 3,7 г/дм . По химическому составу эти воды аналогичны водам известных минеральных источников «Бируте» (Литва), «Минская» (Беларусь), «Ак-Су» (Нальчик), «Крымский нарзан» (Феодосия), «Тернопольская» (Украина) [41, 84].

Таблица 1.1 - Товароведная характеристика минеральных вод Алтайского

края

Месторождение Наименование минеральной воды Общая минерализация, •з г/дм Характеристика состава

1 2 3 4

Завьяловский район Скважины № Б5/89, Б6/89 «Завьяловская» 5,5 сульфатно-хлоридно-магниево-натриевая, слабощелочная (рН 7,3), с азотным составом растворенных газов

Кулундинский, Славгородский, Бурлинский район ДоЗ Хлоридно-гидрокарбнатная

Белокурихинское (Березовское месторождение) «Белокурихинс кая-Восточная №2» До1 Гидрокарбнатно-сульфатно-натриевая радоновая, повышенное содержание кремниевой кислоты и фтора

Аржан-Суу Майминский район до 1 Гидрокарбонатная, кальциево-магниевая с содержанием стронция, кремния, цинка,повышенным содержанием органических веществ

Джумалийские ключи Кош-Агачский район до 1 Сульфатно-гидрокарбонатная, натриевая, пресная. Слабощелочная с содержанием кремниевой кислоты и фтора, незначительное содержание радона. Температура на выходе 19,8 °С

Продолжение таблицы 1.1

1 2 3 4

Красногорский район ООО «Ледь» «Студеная» ДО 1 Гидрокарбонатная кальциево-магниевая

Змеиногорское месторождение ООО «Водолей» «Тигирецкая заповедная» ДО 1 Артезианская, содержит серебро и селен

Республика Алтай с. Кызыл-Озе