قند در صنایع غذایی

قند در صنایع غذایی یکی از پرمصرف‌ و مهم‌ترین محصولات در انواع تولیدات صنایع غذایی است که در اینجا به اهمیت و تأثیرات آن روی انسان‌ها و چگونگی اندازه‌گیری قندهای طبیعی می‌پردازیم.

حداکثر میزان مصرف قند در سنین مختلف، متفاوت است. حذف قند و بالعکس، مصرف بیش از حد قند می‌تواند تأثیرات منفی روی سلامت انسان داشته باشد؛ بنابراین اندازه‌گیری قند در صنایع غذایی مهم است. آزمایشگاه ایمن کیا صنعت این آزمون را که هنوز رایج‌ترین روش، لین-آنیون (یا فهلینگ) است، برای تعیین قندهای کاهنده انجام می‌دهد؛ روشی که از نظر فنی آسان، سریع و ارزان است. همچنین این آزمون توانایی تمایز بین کربوهیدرات‌های محلول در آب و گروه‌های عاملی کتون را داراست.

مقدمه

با افزایش چشمگیر چاقی و دیابت در سطح جهانی، چندین سازمان بهداشتی کاهش مصرف روزانه قند را توصیه کرده‌اند. به‌طور کلی، نوعی از کربوهیدرات‌ها، قندها هستند که می‌توان آن‌ها را به سه دسته مونوساکارید (قند ساده)، دی‌ساکارید (قند مضاعف) و پلی‌ساکارید تقسیم کرد. گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز از مونوساکاریدها هستند که یک گروه کربوکسیل دارند؛ به همین دلیل خاصیت احیاءکنندگی دارند و می‌توانند به‌عنوان اسیدهای ضعیف در محلول آبی، که به آن‌ها آلفا هیدروکسی اسید گفته می‌شود، عمل کنند. بنابراین، همه‌ی قندها اسید نمی‌باشند.

ساکارز از ساقه‌ی نیشکر و ریشه‌ی چغندر قند استخراج و تصفیه می‌گردد؛ این ترکیب، یک دی‌ساکارید غیر احیاءکننده است که به‌وفور در طبیعت یافت می‌شود. در ساکارز، پیوند گلیکوزیدی بین گروه هیدروکسیل و گروه آلدهیدی گلوکز به گروه کتونی فروکتوز متصل شده‌ است؛ اتصال گروه کربونیل-کربونیل، به‌علت ساختمان فورانوزی فروکتوز، پیوند بسیار سستی دارد و به‌آسانی با اسیدهای رقیق شکسته شده و به قندهای ساده هیدرولیز می‌شوند. از این هیدرولیز، به مقدار مساوی دی-گلوکز و دی-فروکتوز تولید می‌شود.

آسیب­ های ناشی از مصرف بیش از حد قند در صنایع غذایی

• چاقی و افزایش وزن
• ابتلا به دیابت نوع ۲
• پوسیدگی و عفونت دندان و لثه (باکتری‌های موجود در دهان برای رشد نیاز به گلوکز دارند)
• افزایش احتمال ابتلا به بیماری‌های قلبی
• تحریک ترشح هورمون دوپامین به‌واسطه‌ی اعتیاد به مصرف شکر
• افزایش میزان قند خون
• مشکلات مربوط به کبد چرب
• اختلال در میکروبیوم روده
• افسردگی
• ابتلا به سرطان (چاقی و سندرم متابولیک همراه با التهاب مزمن منجر به بسیاری از انواع سرطان می‌شود. انسولین یا شبه‌ انسولین باعث تسریع رشد تومورهای سرطانی می‌شود. با مصرف مواد مغذی بیشتر و شکر کمتر، و همچنین ایجاد نظم در سبک زندگی و کاهش استرس، می‌توان خطر ابتلا به سرطان را کاهش داد.)
• آسیب به عروق خونی شبکیه (که می‌تواند باعث کوری شود)
• مشکلات پوستی (ایجاد جوش و آکنه، پیری پوست، التهاب مزمن، عفونت‌های قارچی و باکتریایی، و زخم‌های غیرقابل بهبود)
• سندرم متابولیک
• تغییر عملکرد مغز
• اختلال در سلامت روان

فواید استفاده از قند در صنایع غذایی

• انرژی‌زا (قند به‌سرعت جذب شده و به گلوکز تبدیل می‌شود که بدن برای تأمین انرژی از آن استفاده می‌کند.)
• بهبود عملکرد ورزشی (می‌تواند به‌سرعت انرژی را برای ورزشکاران فراهم سازد و به بهبود عملکرد در طول فعالیت‌های کوتاه‌مدت و با شدت بالا یاری دهد.)
• طعم‌دهنده (یک شیرین‌کننده‌ی طبیعی است که به نوشیدنی‌ها و غذاها طعم می‌دهد.)
• نگهدارنده‌ی مواد غذایی (به‌عنوان نگهدارنده برای افزایش ماندگاری برخی غذاها استفاده می‌شود.)
• تخمیر (در تخمیر بعضی از نوشیدنی‌ها و غذاها مانند نان و الکل (اتانول و متانول) استفاده می‌شود.)
• بهبود پخت (به بافت، ساختار و کیفیت محصولات پخته‌شده کمک می‌کند.)
• بهبود عملکرد مغز (با فراهم شدن گلوکز، که منبع انرژی برای مغز است، می‌تواند عملکرد ذهنی، تمرکز و هوشیاری را بهبود دهد و از آلزایمر پیشگیری کند.)
• خلق‌وخو (قند باعث ترشح هورمون‌های سروتونین و دوپامین می‌شود که می‌تواند خلق‌وخو را بهبود بخشد و استرس را کاهش دهد.)

کاربرد قند

• شیرین‌کننده
• نگهدارنده
• قهوه‌ای شدن غذا
• ساختار محصولات
• محصولات بهداشتی

آزمون قند

روش لین-آنیون بر اساس احیای مس دو ظرفیتی (Cu(OH)2)، حاصل از ترکیب فهلینگ A و B، توسط قندهای احیاکننده و تبدیل آن به مس یک‌ظرفیتی است که به‌صورت رسوب قرمزرنگ اکسید مس (CU2O) ظاهر می‌شود. برای اولین‌بار در سال ۱۸۴۹، آزمون فهلینگ توسط هرمان فون فهلینگ (Hermann von Fehling) کشف شد.

مواد مصرفی در آزمون قند در صنایع غذایی

• فهلینگ A
  ۳۴٫۶۳۹ گرم سولفات مس (علت اینکه از سولفات مس استفاده می‌شود، دو حالت اکسیدی و احیاء را با دو رنگ مختلف نشان می‌دهد) با آب مقطر به حجم ۵۰۰ میلی‌لیتر برسانید.
• فهلینگ B
  ۱۷۳ گرم تارتارات مضاعف سدیم و پتاسیم (۴ آبه) (به عنوان تثبیت‌کننده الزامی است، این ترکیب از تبدیل مس احیاء شده به مس اکسید ممانعت می‌کند) + ۵۰ گرم سدیم هیدروکسید با آب مقطر به حجم ۵۰۰ میلی‌لیتر برسانید.
• متیلن بلو
  ۱ گرم متیلن بلو + ۱۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر در حال جوش
• سدیم هیدروکسید
• ۴۰٪ جرمی/حجمی: ۴۰ گرم سدیم‌هیدروکسید + ۶۰ میلی‌لیتر آب مقطر
• ۰٫۱ نرمال: ۱ گرم سدیم هیدروکسید با آب مقطر به حجم ۲۵۰ میلی‌لیتر برسانید
• فنل‌فتالئین
  ۱ گرم فنل‌فتالئین + ۶۰ میلی‌لیتر الکل اتیلیک ۹۵ درصد + ۴۰ میلی‌لیتر آب مقطر
• استات سرب اشباع‌شده
  ۱۲٫۸۵ گرم استات سرب + ۵۰ میلی‌لیتر آب مقطر، سپس زیر هود حرارت دهید تا به جوش آید.
• فروسیانور پتاسیم
  ۱۰٫۶ گرم پتاسیم هگزاسیانوفرات با آب مقطر به حجم ۱۰۰ میلی‌لیتر برسانید.
• استات روی
  ۲۱٫۹ گرم استات روی + ۰٫۳۶ میلی‌لیتر استیک‌اسید، سپس با آب مقطر به حجم ۱۰۰ میلی‌لیتر برسانید
• کلریدریک‌اسید
• دی‌پتاسیم‌اگزالات
• آب مقطر

وسایل و تجهیزات آزمایشگاهی

• هود آزمایشگاهی
• حمام آب گرم با دمای ۷۰ درجه سلسیوس
• ارلن مایر ۲۵۰ میلی‌لیتر
• بالن مدرج ۱۰۰ میلی‌لیتر
• بورت
• قیف آزمایشگاهی
• همزن شیشه‌ای
• گلوله شیشه‌ای (سنگ جوش)
• کاغذ صافی
• شعله

مراحل انجام آزمایش قند در صنایع غذایی (روش کار)

روش انجام آزمون قندهاي احيا كننده (قند قبل از هيدروليز)

۵ گرم نمونه را به همراه مقدار کمی (به اندازه نوک اسپاتول) کربن فعال برای رنگ‌بری (ویژه نوشیدنی‌ها) و راسب، که باعث رسوب کردن مواد مزاحم می‌شود، یا به جای آن‌ها از ۲ میلی‌لیتر استات سرب اشباع شده یا ۵ میلی‌لیتر استات روی به همراه ۵ میلی‌لیتر فروسیانور پتاسیم استفاده کنید.
این مواد را در یک بالن ۱۰۰ یا ۲۵۰ میلی‌لیتری همراه با آب مقطر تا حجم مورد نظر برسانید.
سپس به آرامی تکان دهید و محلول را با استفاده از کاغذ صافی و قیف آزمایشگاهی صاف کنید تا محلول شفافی به دست آید.
در صورت استفاده از استات سرب اشباع، برای خارج کردن یون‌های سرب اضافی، مقداری دی‌پتاسیم اگزالات به محلول صاف شده اضافه کنید و مجدداً صاف نمایید تا محلول کاملاً شفاف شود.

در یک ارلن مایر ۲۵۰ میلی‌لیتری، ۵ میلی‌لیتر محلول فهلینگ A و ۵ میلی‌لیتر محلول فهلینگ B را با چند عدد گلوله شیشه‌ای (سنگ جوش، جهت جلوگیری از پرتاب محلول) و ۳ تا ۴ قطره شناساگر متیلن بلو مخلوط کنید.
سپس مقداری آب مقطر به محلول اضافه کنید تا از تبخیر سریع جلوگیری شود و محلول را مخلوط نمایید.

(۱) این مخلوط را روی شعله حرارت دهید تا بجوشد (وجود حرارت برای جلوگیری از مزاحمت اکسیژن هوا است، زیرا واکنش برگشتی اتفاق می‌افتد که در اثر اکسیداسیون دوباره رنگ آبی سولفات مس ایجاد می‌شود)؛ ارلن مایر حاوی محلول‌های فهلینگ که می‌جوشد را با بورت پر شده از محلول صاف شده تیتر کنید(۲) تا رنگ آبی کاملاً از بین رفته و رنگ قرمز آجری ایجاد شود.(۳)

• F: فاکتور فهلینگ
• بر حسب میلی لیتر حجم بالن:V_ballone1
• محلول بر حسب میلی ­لیتر حجم مصرفی:V
• وزن آزمونه:m₀
• قندهاي احيا كننده (قند قبل از هيدروليز) بر حسب گرم درصد گرم :n

روش انجام آزمون قند کل (قند بعد از هیدرولیز)

25 میلی‌لیتر از محلول صاف شده را به همراه 6-10 میلی‌لیتر کلریدریک‌اسید (اسید و حرارت موجب هیدرولیز دی‌ساکارید به مونوساکارید می‌شود) در یک بالن 100 میلی‌لیتری اضافه کنید. سپس بالن را در حمام آب با دمای 70 درجه سلسیوس به مدت 10 دقیقه قرار دهید (حرارت و اسید موجب هیدرولیز قند دوتایی به قند ساده می‌شود). پس از خنک شدن بالن، چند قطره شناساگر فنل‌فتالئین و سدیم هیدروکسید غلیظ (40 درصد) و سپس سدیم هیدروکسید 0.1 نرمال اضافه کنید تا ایجاد رنگ صورتی کم‌رنگ پایدار شود. پس از پایداری رنگ، با آب مقطر به حجم برسایند.
(اگر با افزودن سدیم هیدروکسید، محلول حاصل خیلی قلیایی و پررنگ شد، با استفاده از کلریدریک‌اسید 0.1 نرمال رنگ محلول را تنظیم کنید).

در یک ارلن‌مایر 250 میلی‌لیتری، 5 میلی‌لیتر محلول فهلینگ A، 5 میلی‌لیتر محلول فهلینگ B، چند عدد گلوله شیشه‌ای (سنگ جوش) و 3 تا 4 قطره شناساگر متیلن بلو به همراه مقداری آب مقطر (برای جلوگیری از تبخیر سریع) اضافه کرده و مخلوط کنید.

این مخلوط را روی شعله حرارت دهید تا بجوشد؛ ارلن‌مایر حاوی محلول‌های فهلینگ که می‌جوشد را با بورت پر شده از محلول خنثی شده تیتر کنید تا رنگ آبی کاملاً از بین رفته و رنگ قرمز آجری ایجاد شود.
(محیط باید قلیایی باشد و این واکنش به pH بستگی دارد زیرا حضور یون OH⁻ باعث پیشرفت واکنش می‌شود. تارتارات مضاعف سدیم و پتاسیم یون مس را احاطه می‌کند و به محض اضافه شدن قند احیاءکننده، یون مس آزاد شده و در اختیار قند احیاءکننده قرار می‌گیرد).

• F: فاکتور فهلینگ
• بالن بر حسب میلی ­لیتر حجم:V_ballone1
• بالن بر حسب میلی­ لیتر حجم:V_ballone2
• محلول بر حسب میلی ­لیتر حجم مصرفی:V
• برداشته شده بر حسب میلی­ لیتر حجم:V
• وزن آزمونه:m₀
• قند كل (قند بعد از هيدروليز) بر حسب گرم درصد گرم :N

مکانیسم واکنش

روش اندازه گيري ساكارز

ساکارز نوعی دی‌ساکارید غیر احیاءکننده است که با هیدرولیز در محیط اسیدی به دو مونوساکارید احیاءکننده گلوکز و فروکتوز تبدیل می‌شود.

• وزن مولکولی ساکارز:m_w S
• وزن مولکولی گلوکز و فروکتوز:m_w G+F

محاسبه ساکارز

• فرمول محاسبه ساکارز: S = (N − n)× 0.95
• N: قندكل (قند بعد از هيدروليز)
• n: قندهاي احيا كننده (قند قبل از هيدروليز)
• S: درصد ساكارز در 100 گرم نمونه
• 0.95: نسبت وزن مولكولي ساكارز به وزن مولكولي گلوكز و فروكتوز.

مزیت­ ها و کاستی­ های روش لین­-آنیون

مزیت ­ها

• دقت بالا: این روش به دلیل استفاده از تیتر کردن، از دقت بالایی در اندازه‌گیری غلظت قند برخوردار است.
• قابلیت اجرای ساده و آسان: تجهیزات و مواد مورد نیاز این آزمایش به سادگی در آزمایشگاه‌ها در دسترس بوده و مراحل انجام آزمایش قابل اجرا و بدون پیچیدگی است.
• کاربرد وسیع: روش لین-آنیون برای اندازه‌گیری قندهای احیاکننده در طیف گسترده‌ای از محصولات غذایی مانند میوه‌ها، نوشیدنی‌ها، شربت‌ها و غیره کاربرد دارد.

کاستی ­ها

• نیاز به هیدرولیز: نمونه‌هایی که دارای پلی‌ساکارید و دی‌ساکارید هستند، به طور مستقیم با این روش قابل اندازه‌گیری نیستند و باید ابتدا هیدرولیز شوند تا به مونوساکاریدهای احیاکننده تبدیل شوند؛ این مرحله می‌تواند پیچیدگی آزمایش را افزایش دهد.
• حساسیت به شرایط واکنش: دما و pH محیط واکنش باید به دقت کنترل شوند، زیرا این عوامل تأثیر زیادی بر نتیجه آزمایش دارند. واکنش باید در شرایط قلیایی انجام شود، چرا که در محیط اسیدی یون‌های مس(II) تثبیت شده و به سختی اکسید می‌شوند و در نتیجه واکنش به درستی انجام نمی‌گیرد.
• محدودیت در نوع قندها: روش لین-آنیون تنها قدرت کاهندگی کل نمونه را اندازه‌گیری می‌کند و قادر به تفکیک و اندازه‌گیری جداگانه قندهای کاهنده نیست. همچنین، حضور قندهای غیرکاهنده می‌تواند در دقت آزمایش اختلال ایجاد کند. این روش تنها برای اندازه‌گیری قندهای احیاکننده مناسب است و برای قندهای غیر احیاکننده مانند ساکارز باید از روش‌های دیگری استفاده شود.

.

نتیجه ­گیری اندازه گیری قند در صنایع غذایی

به‌طور کلی، کربوهیدرات‌ها (ساکاریدها) به سه دسته تقسیم می‌شوند:

1. مونوساکاریدها یا قندهای ساده (مانند گلوکز، فروکتوز و …)
2. دی‌ساکاریدها یا قندهای مرکب (مانند ساکارز، لاکتوز و …)
3. پلی‌ساکاریدها یا قندهای پیچیده (مانند نشاسته، سلولز و …)

نقش برجسته کربوهیدرات‌ها زمانی نمایان می‌شود که وارد بدن می‌شوند، زیرا منبع اصلی انرژی برای فعالیت‌های حیاتی بدن هستند. به همین دلیل، یکی از مهم‌ترین اجزای رژیم غذایی به‌ویژه برای ورزشکاران به شمار می‌آیند. بدن سالم پس از جذب قندها، میزان آن‌ها را با مکانیسم‌های تنظیمی تا حدی ثابت نگه می‌دارد.

مقدار اضافی مواد قندی و نشاسته‌ای در کبد و ماهیچه‌ها به‌صورت محدود ذخیره می‌شود و مابقی به‌صورت چربی در بافت‌های چربی ذخیره می‌گردد تا در صورت نیاز، به‌عنوان منبع انرژی استفاده شود. مواد قندی و نشاسته‌ای از اصلی‌ترین و ارزان‌ترین منابع انرژی در رژیم غذایی انسان محسوب می‌شوند و حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد غذای روزانه را تشکیل می‌دهند.

با این حال، مصرف بیش‌ از حد آن‌ها می‌تواند عوارضی مانند:

• پوسیدگی دندان‌ها
• افزایش وزن و چاقی
• افزایش فشار خون
  را به دنبال داشته باشد. همچنین، مصرف زیاد قند باعث نوسان سطح انرژی می‌شود؛ به‌طوری که ابتدا احساس پیش‌فعالی و سپس خستگی ناگهانی به‌وجود می‌آید.

بنابراین، مصرف متعادل و صحیح کربوهیدرات‌ها توصیه می‌شود.

برخی از نمونه ­های قابل آزمون اندازه گیری قند در صنایع غذایی در آزمایشگاه ایمن کیا صنعت

• انواع آبمیوه‌ها و نوشیدنی‌ها:
  شامل آبمیوه‌ها، نکتارها، نوشیدنی‌های گازدار، آبمیوه‌های تغلیظ‌شده، شربت‌ها، نوشیدنی‌های بر پایه آب، نوشابه‌های گازدار و …
• انواع پودرهای نوشیدنی فوری:
  شامل پودرهای مخلوط قهوه فوری، کاکائو و نوشیدنی‌های میوه‌ای.
• فرآورده‌های غلات:
  مانند انواع صبحانه‌های آماده، بیسکوییت‌ها، غلات پف‌کرده و سایر محصولات مشابه.
• فرآورده‌های لبنی:
  مانند شیر طعم‌دار، ماست میوه‌ای، نوشیدنی‌های لبنی و…
• محصولات متفرقه:
  مانند سس گوجه‌فرنگی، شیرین‌بیان، شیره خرما و سایر محصولات دارای ترکیبات قندی.

ارائه خدمات  آزمایشگاه صنایع غذایی

آزمایشگاه ایمن کیا صنعت، به عنوان یکی از بزرگ‌ترین و مجهزترین مراکز تخصصی در حوزه صنایع غذایی، خدمات متنوع و دقیقی را در زمینه انجام آزمون‌های تحلیلی ارائه می‌دهد. این آزمایشگاه با بهره‌مندی از تجهیزات پیشرفته و نیروهای متخصص، قادر به انجام آزمون‌های انبوه در زمینه‌های مختلف، از جمله اندازه‌گیری قند در محصولات غذایی می‌باشد.

آزمون‌های انجام‌شده در این مجموعه دارای اعتبار بالا بوده و بر اساس استانداردهای ملی و استانی، از جمله گواهینامه تأیید صلاحیت آزمایشگاه بر اساس ISO/IEC 17025 از مرکز ملی تأیید صلاحیت ایران صورت می‌گیرند. این امر تضمین‌کننده‌ی دقت، صحت و قابلیت اطمینان نتایج آزمایش‌ها برای تولیدکنندگان، واردکنندگان و سایر فعالان صنعت غذا است.

پرسش و پاسخ­ های متداول

– تولید قند به چه روش­ هایی انجام می­شود؟

تولید شکر از منابع مختلفی مانند نیشکر، چغندرقند، شربت افرا، شربت ذرت، عسل، شیرین‌کننده‌های مصنوعی و ملاس انجام می‌شود.

هر یک از این روش‌ها، منجر به تولید نوع خاصی از شکر با طعم، رنگ و بافت منحصر به‌فرد می‌گردد.

-چرا مصرف زیاد قند در صنایع غذایی خطرناک است؟

پوسیدگی دندان از مصرف بیش از حد قند، خطر ابتلا سندرم متابولیک، بیماری قلبی از قند بالا، بیماری کبد چرب غیر الکلی، مشکلات سلامت روان و… .

-فرآیندهای حرارتی روی قند موجب تولید چه چیزی می ­شود؟

قند در صنایع غذایی، چه به‌صورت تولید صنعتی و چه خانگی، در اثر فرآیندهای حرارتی از جمله بو دادن، پختن و خشک کردن، سبب تشکیل فورفورال می‌شود. هیدروکسی‌متیل‌فورفورال یک ماده‌ی شیمیایی خطرناک است که می‌تواند موجب سرطان شود..

-وجود چه چیزی فورفورال را تشدید می­کند؟

اسید و قندها

-اندازه ­گیری قندهای طبیعی و شیرین­ کننده ­های مصنوعی چگونه است؟

اندازه‌گیری قندهای طبیعی با روش تیتراسیون که در بالا به طور کامل توضیح داده شده است و شیرین‌کننده‌های مصنوعی با روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) در آزمایشگاه ایمن کیا صنعت انجام می‌شود.

راه های ارتباط با ایمن کیا صنعت

برای دریافت خدمات آزمایشگاهی یا کسب اطلاعات بیشتر، می‌توانید از طریق ایمیل و شماره زیر با ما تماس حاصل فرمایید:

شماره تماس:02192009077

ایمیل info@iks.co.ir :

گرد آورنده : زهرا وکیل ­زاده

کارشناس بخش صنایع­ غذایی آزمایشگاه ایمن ­کیا­ صنعت