vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2021-11-4-627-641vuzbiochemi-713Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYОптические свойства медов: методы ИК-Фурье спектроскопии и рефрактометрииOptical properties of honey: FTIR spectroscopy and refractometryhttps://orcid.org/0000-0001-8609-9950НечипоренкоА. П.NechiporenkoA. P.

Алла Павловна Нечипоренко, д.х.н., профессор

197101, г. С.-Петербург, Кронверский пр-т, 49

Alla P. Nechiporenko, Dr. Sci. (Chemistry), Professor

49, Kronverkskii Ave., St. Petersburg, 191002

allanech2512@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4326-8448ВезоО. С.VezoO. S.

Ольга Сергеевна Везо, инженер, Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники, Научный парк

199034, г. С.-Петербург, Университетская наб., 7-9

Olga S. Vezo, Engineer, Center for Diagnostics of Functional Materials for Medicine, Pharmacology and Nanoelectronics, Science Park

7-9, Universitetskaya emb., St. Petersburg, 199034

o.vezo@spbu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4102-1129НечипоренкоУ. Ю.NechiporenkoU. Yu.

Ульяна Юрьевна Нечипоренко, биохимик

196106, г. С.-Петербург, ул. Благодатная, 18

Ulyana Yu. Nechiporenko, Biochemist

18, Blagodatnaya St., St. Petersburg, 196106

unechiporenko@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3143-7630ПлотниковаЛ. В.PlotnikovaL. V.

Людмила Валерьевна Плотникова, старший научный сотрудник

199034, г. С.-Петербург, Университетская наб., 7-9

Liudmila V. Plotnikova, Senior Researcher

7-9, Universitetskaya emb., St. Petersburg, 199034

ljusja@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4753-976XСитниковаВ. Е.SitnikovaV. E.

Вера Евгеньевна Ситникова, к.х.н., доцент

197101, г. С.-Петербург, Кронверкский пр-т, 49

Vera E. Sitnikova, Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor

49, Kronverkskii Ave., St. Petersburg, 191002

kresenka@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3242-1526УкраинцеваП. И.UkraintsevaP. I.

Полина Ильинична Украинцева, бакалавр

197101, г. С.-Петербург, Кронверкский пр-т, 49

Polina I. Ukraintseva, Bachelor

49, Kronverkskii Ave., St. Petersburg, 191002

polina.ukraintseva@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4510-2003ПлотниковП. П.PlotnikovP. P.

Петр Петрович Плотников, магистр

199034, г. С.-Петербург,Университетская наб., 7-9

Petr P. Plotnikov, Master Student

7-9, Universitetskaya emb., St. Petersburg, 199034

petyaplotnikov@gmail.comУниверситет ИТМОРоссияITMO UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университетРоссияSt. Petersburg State UniversityRussian FederationНезависимая лаборатория «ИНВИТРО СПб.»РоссияIndependent laboratory "INVITRO SPb."Russian Federation202108012022114627641Copyright © Нечипоренко А.П., Везо О.С., Нечипоренко У.Ю., Плотникова Л.В., Ситникова В.Е., Украинцева П.И., Плотников П.П., 20222022Нечипоренко А.П., Везо О.С., Нечипоренко У.Ю., Плотникова Л.В., Ситникова В.Е., Украинцева П.И., Плотников П.П.Nechiporenko A.P., Vezo O.S., Nechiporenko U.Y., Plotnikova L.V., Sitnikova V.E., Ukraintseva P.I., Plotnikov P.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/713

Методами инфракрасной спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения, рефрактометрии и биохимического анализа проведено исследование 115 образцов меда разного ботанического вида, географического происхождения и года сбора (2019–2021 гг.). Исследовались образцы исходных медов в жидком и закристаллизованном состоянии. В качестве вспомогательных веществ были использованы кристаллические препараты D-глюкопиранозы (глюкозы), D-фруктопиранозы (фруктозы), их 40%-ые растворы и инвертированный сахар. Методом биохимического анализа определено содержание глюкозы в выборке медов. На основании полученных данных установлена связь между результатами биохимического анализа и рефрактометрии (показатель преломления, содержание инвертированных сахаров, влажность). Получены уравнения, позволяющее оценить содержание глюкозы и фруктозы в медах по рефрактометрическому показателю. Исследование медов методом ИК-спектроскопии показало, что весь набор исследованных образцов медов, независимо от ботанического вида и географии их происхождения, может быть представлен тремя группами c преобладанием: I – глюкозы, II – фруктозы и III – переходная, с близким содержанием двух моносахаридов. Это позволило идентифицировать полосы, обусловленные α- и β-пиранозными формами глюкозы и фруктозы, а также оценить характер их изменения в зависимости от соотношения обоих моносахаридов в медах в результате их кристаллизации. Отмечено, что соотношение моносахаридов предопределяет не только устойчивость жидкокристаллической структуры медов и скорость кристаллизации, но и их оптические, биохимические, пищевые свойства, которые важны для предпочтительного использования медов в медицинской и фармакопейной практике, диетологии, косметологии.

115 samples of honey of various botanical types, geographical origin and harvest year (2019– 2021) were analysed using attenuated total reflection infrared spectroscopy of impaired total reflection, refractometry and biochemical analysis. Initial honey samples in liquid and crystallised states were investigated. Crystalline D-glucopyranose (glucose), D-fructopyranose (fructose), their 40% solutions and invert sugar were used as auxiliary substances. Biochemical analysis was used to determine the glucose content in honey samples. Based on the obtained data, a relationship between the results of biochemical analysis and refractometry (refractive index, the content of invert sugars, humidity) was established. We deduced equations that allow the content of glucose and fructose in honey to be evaluated by the refractive index. Studying honey by IR spectroscopy showed that all investigated samples, regardless of the botanical and geographical origins, can be classified into three groups dominated by: I – glucose, II – fructose and III – mixed, with a close content of two monosaccharides. This allowed the bands characteristic of α- and β-pyranose forms of glucose and fructose to be identified, as well as the nature of their changes depending on the ratio of both monosaccharides in honey as a result of their crystallisation to be assessed. It is noted that the ratio of monosaccharides determines not only the stability of the liquid crystal structure and crystallisation rate in honey but also their optical, biochemical and nutritional properties, which are important for the preferred use of honey in medical and pharmacopoeial practice, dietetics and cosmetology.

монофлерные и полифлерные медымоносахаридыα- и β-пиранозные формыоптические свойстваФурье ИК-спектрскопиярефрактометрияmonofloral and polyfloral honeymonosaccharidesα- and β-pyranose formsoptical propertiesFTIR spectroscopyrefractоmetryReferencesХорн Х., Люлльманн К. Все о меде. Производство, получение, экологическая чистота и сбыт / пер. с нем. М: АСТ; Астрель, 2011. 316 с.Horn H., Lullmann K. All about honey. Production, obtaining, environmental cleanliness and marketing. Moscow: Astrel', 2007. 345 p. (In Russian).Ахтямов Я. Х., Ахтямов Д. Я. Пчела на наскальном рисунке // Пчеловодство. 2004. N 5. С. 5.Akhtyamov Ya. Kh., Akhtyamov D. Ya. A bee on a rock painting. Pchelovodstvo. 2004;5:5. (In Russian).Попов Е. Т. Чудесный дар природы // Пчеловодство. 2012. N 10. С.46–47.Popov E. T. A wonderful gift of nature. Pchelovodstvo. 2012;10:46–47. (In Russian).Реуцкий И. А. Мед как лекарство. М.: Эксмо, 2010. 448 с.Reutsky I. A. Honey as medicine. Moscow: Eksmo; 2010. 448 p. (In Russian).Чепурной И. П. Мед и сердечнососудистые заболевания // Пчеловодство. 2000. N 3. С. 54–56.Chepurnoi I. P. Honey and cardiovascular diseases. Pchelovodstvo. 2000;3:54–56. (In Russian).Чепурной И. П. Мед и иммунные заболевания // Пчеловодство. 2001. N 1. С. 50–52.Chepurnoi I. P. Honey and immune diseases. Pchelovodstvo. 2001;1:50–52. (In Russian).Kwakman P. H. S., Zaat S. A. J. Antibacterial components of honey // IUBMB Life. 2012. Vol. 64, no. 1. P. 48–55. https://doi.org/10.1002/iub.578.Kwakman P. H. S., Zaat S. A. J. Antibacterial components of honey. IUBMB Life. 2012;64(1):48–55. https://doi.org/10.1002/iub.578.Асафова H. H., Орлов Б. Н., Козин Р. Б. Физиологически активные продукты пчелиной семьи: общебиологические и эколого-химические аспекты. Физиологическое обоснование практического применения. Н. Новгород: Изд-во Ю. А. Николаев. 2001, 368 с.Asafova H. H., Orlov B. N., Kozin R. B. Phisiologically active bee products. N. Novgorod: Izdatel'stvo Yu. A. Nikolaev; 2001. 368 p. (In Russian).Кулаков В. Н., Бурмистров А. Н. Естественные медоносные угодья России // Пчеловодство. 2004. N 8. С. 22–24.Kulakov V.N., Burmistrov A.N. Natural melliferous lands of Russia. Pchelovodstvo. 2004;8:22–24. (In Russian).Сокольский С. С., Любимов Е. М., Бурмистрова Л. А., Русакова Т. М., Мартынова В. М., Харитонова М. Р. Качество продукции пчел и окружающая среда // Пчеловодство. 2012. N 9. С. 48–50.Sokol'skii S. S., Lyubimov E. M., Burmistrova L. A., Rusakova T. M., Martynova V. M., Kharitonova M. R. Bee product quality and the environment. Pchelovodstvo. 2012;9:48–50. (In Russian).Комлацкий В. И., Плотников С. А. Химический состав меда от пчел разных пород // Пчеловодство. 2006. N 2. С. 54–56.Komlatskii V. I., Plotnikov S. A. Chemical composition of honey from bees of different breeds. Pchelovodstvo. 2006;2:54–56. (In Russian).Гробов О. Ф., Клочко Р. Т. Критерии оценки меда и продуктов пчеловодства – требования ВТО // Пчеловодство. 2004. N 8. С. 5–7.Grobov O. F., Klochko R. T. Criteria for the evaluation of honey and bee products – WTO requirements. Pchelovodstvo. 2004;8:5–7. (In Russian).Bogdanov S., Ruoff K., Oddo L. P. Physicochemical methods for the characterisation of unifloral honeys: a review // Apidologie. 2004. Vol. 35. Number Suppl. 1. P. S4–S17. https://doi.org/10.1051/apido:2004047.Bogdanov S., Ruoff K., Oddo L. P. Physicochemical methods for the characterisation of unifloral honeys: a review. Apidologie. 2004;35:S4–S17. https://doi.org/10.1051/apido:2004047.Андрухова Т. В., Плотников В. А., Пупков К. С. Оптико-спектральный контроль качества меда // Пчеловодство. 2020. N 1. С. 56–59.Andrukhova T. V., Plotnikov V. A., Pupkov K. S. Optical spectral quality control of honey. Pchelovodstvo. 2020;1:56–59. (In Russian).Svečnjak L, Biliškov N., Bubalo D., Barišić D. Application of infrared spectroscopy in honey analysis // Agriculturae Conspectus Scientificus. 2011. Vol. 76, no. 3. P. 191–195.Svečnjak L, Biliškov N., Bubalo D., Barišić D. Application of infrared spectroscopy in honey analysis. Agriculturae Conspectus Scientificus. 2011;76(3):191–195.Lichtenberg-Kraag B., Hedtke C., Bienefeld K. Infrared spectroscopy in routine quality analysis of honey // Apidologie. 2002. Vol. 33, no. 3. P. 327– 337. https://doi.org/10.1051/apido:2002010.Lichtenberg-Kraag B., Hedtke C., Bienefeld K. Infrared spectroscopy in routine quality analysis of honey. Apidologie. 2002;33(3):327–337. https://doi.org/10.1051/apido:2002010.Sotiropoulou N. S., Xagoraris M., Revelou P. K., Kaparakou E., Kanakis Ch., Pappas Ch., et al. The use of SPME-GC-MS IR and Raman techniques for botanical and geographical authentication and detection of adulteration of honey // Foods. 2021. Vol. 10, no. 7. P. 1671–1696. https://doi.org/10.3390/foods10071671.Sotiropoulou N. S., Xagoraris M., Revelou P. K., Kaparakou E., Kanakis Ch., Pappas Ch., et al. The use of SPME-GC-MS IR and Raman techniques for botanical and geographical authentication and detection of adulteration of honey. Foods. 2021; 10(7): 1671–1696. https://doi.org/10.3390/foods10071671.Ruoff K., Luginbühl W., Künzli R., Iglesias M. T., Bogdanov S., Bosset J. O., et al. Authentication of the botanical and geographical origin of honey by mid-infrared spectroscopy // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006. Vol. 54, no. 18. P. 6873–6880. https://doi.org/10.1021/jf060838r.Ruoff K., Luginbühl W., Künzli R., Iglesias M. T., Bogdanov S., Bosset J. O., et al. Authentication of the botanical and geographical origin of honey by mid-infrared spectroscopy. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006;54(18):6873–6880. https://doi.org/10.1021/jf060838r.Tewari J. C., Irudayaraj J. M. K. Floral classification of honey using mid-infrared spectroscopy and surface acoustic wave based z-Nose sensor // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2005. Vol. 53, no. 18. P. 6955–6966. https://doi.org/10.1021/jf050139z.Tewari J. C., Irudayaraj J. M. K. Floral classification of honey using mid-infrared spectroscopy and surface acoustic wave based z-Nose sensor. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2005; 53(18):6955–6966. https://doi.org/10.1021/jf050139z.Буслов Д. К., Никоненко Н. А., Сушко Н. И., Жбанков Р. Г. Анализ структуры полос ИК-спектра β-D-глюкозы регуляризованным методом деконволюции // Журнал прикладной спектроскопии. 2006. Т. 69. N 6. С. 712–718.Buslov D. K., Nikonenko N. A., Sushko N. I., Zhbankov R. G. Analysis of the structure of bands in the IR spectrum of β-d-glucose by the regularized method of deconvolution. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2006;69(6):712–718. (In Russian).Стоддарт Дж. Ф. Стереохимия углеводов / пер. с англ.; под ред. Ю. А. Жданова. М.: Мир, 1975. 304 с.Stoddart J. F. Stereochemistry of carbohydrates. New York and a. o.; 1971. (Russ. ed.: Stoddart DZh. Stereochimiya uglevodov. Moscow: Mir; 1975. 304 p.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.