Z artykułu dowiesz się m.in.:

• czy na podstawie temperatury topnienia wosku pszczelego można rozpoznać jego zafałszowanie;
• dlaczego nie można wykryć zafałszowań wosku i węzy podczas oglądania tych produktów pod lampą ultrafioletową;
• dlaczego przywrócenie wymagań dla wosku pszczelego zawartych w Polskiej Normie może spowodować duże problemy.

Czy istnieją proste metody wykrywania zafałszowań wosku pszczelego? Cz. 2.

W ostatnim numerze „Pasieki” (1/2023) omówiłam metody badania jakości wosku pszczelego na podstawie barwy, zapachu, konsystencji i struktury. Mimo że wymagania dla cech organoleptycznych, którymi powinien się charakteryzować wosk pszczeli, zostały określone dość dawno w Polskiej Normie (PN-R-78890:1996) i posługują się nimi zarówno pszczelarze, jak i producenci węzy, w wielu przypadkach okazują się bardzo zawodne.

Metody te mają jedynie charakter orientacyjny i nie pozwalają w sposób jednoznaczny wykluczyć lub potwierdzić zafałszowanie wosku. W tej części artykułu omówię inne proste techniki, opisane także w PN, które nie wymagają specjalistycznej aparatury badawczej. Czy te metody są bardziej skuteczne i czy warto przywracać wymagania PN dla wosku pszczelego, o co niektórzy od lat postulują?

Fot. aleksandr_gavrilychev (freepik)

Parametry fizykochemiczne charakteryzujące wosk pszczeli

Wymagania dla właściwości fizykochemicznych wosku pszczelego, takich jak temperatura topnienia, zanieczyszczenia mechaniczne, zawartość węglowodorów i tzw. liczb właściwych (liczba kwasowa, zmydlenia i jodowa), zostały określone w PN – Tab. 1. Podobnie jak w przypadku cech organoleptycznych, wymagania dla parametrów fizykochemicznych nieco się różnią w zależności od klasy wosku. W tym miejscu chciałabym jeszcze raz podkreślić, że funkcjonująca do dziś klasyfikacja wosku, oparta w głównej mierze na jego barwie (klasa I – wosk jasny; klasa II – wosk ciemny), w moim przekonaniu jest bezzasadna, gdyż na podstawie barwy wosku nie jesteśmy w stanie zidentyfikować ani wykluczyć zafałszowania, na co zwracałam Państwa uwagę w pierwszej części artykułu („Pasieka” nr 1/2023).

Dla porównania w Tab. 2. prezentuję wymagania dla jakości wosku pszczelego, które zostały opracowane przez Międzynarodową Komisję ds. Miodu – z ang. International Honey Commission – IHC [Bogdanov 2016].

* IHC (z ang. International Honey Commission) – Międzynarodowa Komisja ds. Miodu

Fot. hryshchyshen (freepik)

Temperatura topnienia

Zgodnie z wymaganiami PN temperatura topnienia wosku pszczelego powinna się mieścić w zakresie od 62 do 64°C (klasa I) i od 62 do 65°C (klasa II). Mimo iż wydaje się dość oczywiste, że wartość temperatury poza wyznaczonym zakresem powinna wskazywać na dodatek obcych substancji w wosku, to identyfikacja zafałszowań tylko na podstawie temperatury topnienia jest trudna, a w wielu przypadkach wręcz niemożliwa. A zależy to przede wszystkim od rodzaju i ilości substancji, która została dodana do wosku.

Jak podkreślałam w moich poprzednich artykułach (nr 5/2021, 2/2022, 3/2022, 4/2022, 1/2023 „Pasieki”), substancją niedozwoloną najczęściej dodawaną do wosku jest parafina. Jednak należy pamiętać, że pod nazwą handlową parafina lub wosk parafinowy oferowane są różne produkty ropopochodne, które różnią się m.in. stopniem rafinacji (oczyszczenia), a ich klasyfikacja jest uzależniona przede wszystkim od temperatury krzepnięcia bądź topnienia (parafina nisko-, średnio- i wysokotopliwa), o czym pisałam w nr 2/2022 „Pasieki”.

Na rynku są dostępne parafiny o podobnej do wosku pszczelego, a nawet identycznej, temperaturze topnienia. Wykrycie takiej parafiny w wosku pszczelim za pomocą oznaczenia tylko temperatury topnienia jest niemożliwe. Skuteczność tej metody jest niestety bardzo zawodna.

Kilka lat temu odbyłam krótki staż na Uniwersytecie w Zagrzebiu, gdzie miałam możliwość zbadać wosk różnymi metodami. W piętnastu próbkach (w różnym stopniu zafałszowanych parafiną), które zabrałam ze sobą, oznaczyłam m.in. temperaturę topnienia. Uzyskane dla tego parametru wyniki we wszystkich próbkach mieściły się w zakresie temperatury topnienia wosku pszczelego, mimo że – tak jak wspomniałam – wszystkie zawierały dodatek parafiny. Jak oceniono [Svečnjak i in. 2021], minimalny dodatek parafiny, który można wykryć, sprawdzając temperaturę topnienia wosku, to aż 30-50% – Tab. 3.

GC-MS – technika chromatografii gazowej z detektorem mas, więcej informacji w nr 2/2022 i 3/2022 „Pasieki”.

HTGC–FID/MS – technika wysokotemperaturowej chromatografii gazowej z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym (FID)/ mas (MS).

FTIR–ATR – technika spektroskopii w podczerwieni (ang. Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy – fourierowska spektroskopia osłabionego całkowitego odbicia w podczerwieni), więcej informacji w nr 5/2021, 2/2022, 3/2022 „Pasieki”.

Zanieczyszczenia mechaniczne

Wydaje się, że wymagania określone dla zanieczyszczeń mechanicznych, czyli cząstek i elementów stałych, których obecność w wosku może być efektem niedostatecznego jego sklarowania, nie wymagają szczegółowego omówienia – Tab. 1.

Liczby właściwe wosku

O składzie chemicznym wosku pszczelego wspominałam już wcześniej („Pasieka” nr 1/2023). Przypomnę tylko, że estry (67%), węglowodory (14%), kwasy tłuszczowe (12%) i alkohole (1%), to grupy związków, które naturalnie występują w wosku. Zawartość poszczególnych związków i ich wzajemny stosunek ilościowy wyrażają tzw. liczby właściwe wosku: kwasowa, zmydlania, estrowa, stosunkowa oraz jodowa. Liczbę kwasową (LK) wyraża się w miligramach wodorotlenku potasowego, potrzebnego do zobojętnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w jednym gramie wosku.

Liczbę zmydlania (LZ) wyraża się w miligramach wodorotlenku potasowego, potrzebnego do hydrolizy estrów i zobojętnienia kwasów zawartych w jednym gramie wosku. Liczba estrowa (LE) stanowi różnicę między LZ a LK i określa (w mg KOH) zawartość kwasów związanych w estrach. Liczba stosunkowa (LS) wyraża stosunek liczby estrowej do liczby kwasowej (LE:LK), a liczba jodowa (LJ) informuje o zawartości związków nienasyconych w 100 g wosku.

Gęstość wosku

Mimo że wymagania dla tego parametru nie zostały sprecyzowane w PN, i nie zostały też uwzględnione w projekcie normy przygotowanym przez IHC, to chciałabym jednak zwrócić na niego uwagę. Gęstość wosku wg danych literaturowych mieści się w zakresie od 0,954 do 0,969 g/cm³ [Rybak-Chmielewska 1998], średnio 0,960 g/cm³ [Svečnjak i in. 2021]. Wykrywanie obcych substancji w wosku za pomocą oznaczenia tego parametru nie jest dostatecznie skuteczną metodą, gdyż gęstość substancji wykorzystywanych do fałszowania tego produktu jest podobna do gęstości wosku pszczelego.

W przypadku parafiny minimalny dodatek, który można wykryć, oznaczając gęstość, to 10-15%, a w przypadku wykrywania zafałszowań stearyną ten parametr zupełnie się nie sprawdza [Svečnjak i in. 2021] – Tab. 3. Potwierdzają to także moje badania, które wykonałam w Zagrzebiu – w tym samym zestawie próbek wosku, zafałszowanych w różnym stopniu parafiną (w których oznaczałam temperaturę topnienia), sprawdziłam też gęstość. Dla większości z tych próbek gęstość mieściła się w zakresie wyznaczonym dla wosku pszczelego.

Ponadto, ze względu na podobne gęstości wosku pszczelego i substancji stosowanych do jego fałszowania, nie można oddzielić parafiny czy stearyny od wosku, co podkreślałam w pierwszej części artykułu (nr 1/2023 „Pasieki”).

Analiza węglowodorów

O węglowodorach w wosku pszczelim, które są naturalnymi składnikami wosku pszczelego pisałam już we wcześniejszych artykułach (nr 2/2022, i 1/2023 „Pasieki”). Przypomnę tylko, że główną grupą węglowodorów występującą w wosku pszczelim są długołańcuchowe (zawierające od 20 do 35 atomów węgla w cząsteczce) węglowodory nasycone (z pojedynczymi wiązaniami pomiędzy atomami węgla) prostołańcuchowe (tzw. n-alkany). Podobne węglowodory znajdują się także w parafinie i stąd pewna trudność w wykrywaniu jej w wosku.

Jednak cechą charakterystyczną wosku pszczelego jest występowanie n-alkanów o nieparzystych liczbach atomów węgla w cząsteczce w znacznej przewadze (stanowią one około 95%) w porównaniu z n-alkanami o parzystych liczbach atomów węgla. W parafinie natomiast obie grupy n-alkanów występują niemalże w porównywalnych ilościach. Ponadto w przypadku zafałszowania parafiną „pojawiają się” także węglowodory o znacznie dłuższych łańcuchach węglowych (powyżej 35 atomów węgla w cząsteczce), które naturalnie w wosku nie występują. A zatem kryteria świadczące o zafałszowaniu wosku pszczelego, o których także pisałam wcześniej (nr 2/2022 „Pasieki”), to:

Należy też zwrócić uwagę, że wymagania dla większości parametrów fizykochemicznych, określone w PN (Tab. 1.), które zostały omówione powyżej, są zgodne z wymaganiami projektu normy opracowanego przez IHC (Tab. 2). Jednak dla łącznej zawartości węglowodorów w wosku pszczelim, wg projektu IH dopuszczalny jest niższy limit – 14,5% (wg PN – 16,5%). Jeszcze większe różnice w dopuszczalnych zawartościach węglowodorów można zauważyć, porównując wymagania PN i kryteria świadczące o zafałszowaniu wosku, które opracowałam dla metody GC-MS [Waś i in. 2015, 2016]. W przypadku metody z Normy, wosk zafałszowany to taki, który zawiera więcej niż 16,5% wszystkich węglowodorów, a w przypadku oznaczeń metodą GC-MS, gdy zawartość n-alkanów (jest to tylko jedna z grup węglowodorów, które występują w wosku) jest wyższa niż 11,7 g/100 g (% ww.).

Należy też wyraźnie podkreślić, że metoda identyfikacji węglowodorów i ilościowego oznaczania alkanów prostołańcuchowych techniką GC-MS jest znacznie dokładniejsza niż technika opisana w PN-R-78890, gdyż umożliwia identyfikację i analizę ilościową poszczególnych związków. Oznaczenie węglowodorów metodą wg PN nie pozwala na analizę jakościową węglowodorów, a jedynie na ilościowe oznaczenie ich łącznej zawartości. Co więcej, nieodpowiednie przygotowanie kolumny z żelem krzemionkowym może spowodować, że zanieczyszczenia i inne składniki wosku (np. estry) nie zostaną zatrzymane na żelu krzemionkowym i razem z węglowodorami znajdą się w osadzie, a przez to otrzymany wynik będzie zawyżony, o czym wcześniej już nadmieniłam. Poza tym metoda zalecana przez PN jest bardzo czasochłonna, a z uwagi na użycie łatwopalnej benzyny aptecznej niebezpieczna i szkodliwa dla zdrowia.

Metody niestandardowe

Na koniec chciałabym wspomnieć, że oprócz metod opisanych w literaturze i w PN, które omówiłam w niniejszym artykule, wśród pszczelarzy, a zwłaszcza na niektórych forach internetowych upowszechniane są dość niestandardowe metody. Należy jednak wyraźnie podkreślić, że ich skuteczność w wykrywaniu zafałszowań wosku pszczelego nie została potwierdzona badaniami porównawczymi (czyli sprawdzoną i uznaną metodą laboratoryjną).

Którą metodę wybrać?

Zdaję sobie sprawę, że to pytanie nie powinno być kierowane do pszczelarzy, gdyż jeśli Państwo zdecydujecie się na wykonanie badań w laboratorium, które oferuje usługi w zakresie analiz wosku, to właśnie laboratorium powinno zagwarantować dobrą jakość badań – wiarygodność wyniku, która zależy od stosowanej metody analitycznej, ale też od doświadczenia osoby wykonującej badanie. Przy wyborze metody w badaniach jakości wosku i węzy należy się przede wszystkim kierować tym, na ile jest ona skuteczna w wykrywaniu zafałszowań. Ideą tych badań jest przecież sprawdzenie czystości tych produktów, aby zapobiec dalszym problemom m.in. wynikającym z poddania do rodzin pszczelich zafałszowanej węzy.

Fot. kolesnikovsergii

Czy warto przywracać wymagania Polskiej Normy dla wosku pszczelego?

W poprzednich moich artykułach wielokrotnie zwracałam uwagę, że brakuje narzędzi w postaci odpowiednich aktów prawnych, które umożliwiłyby skuteczną kontrolę jakości wosku i węzy na rynku i nie mam żadnych wątpliwości, że wymagania dotyczące jakości tych produktów powinny być wprowadzone.

Jednak przywrócenie PN w takiej formie, w jakiej dokument ten został opracowany wiele lat temu, w moim przekonaniu, nie jest dobrym rozwiązaniem, a wręcz uważam, że może doprowadzić do większego chaosu na rynku wosku. W związku z tym, że od pewnego czasu toczą się dyskusje na temat przywrócenia wymagań PN, podjęłam się napisania tego artykułu, gdyż zgłaszając postulaty dotyczące wprowadzenia Normy, musimy mieć świadomość, co ten dokument zawiera. Opierając się nie tylko na badaniach własnych, ale też na doświadczeniu innych autorów, starałam się udowodnić, że wymagania te przed wprowadzeniem w życie powinny być zaktualizowane, a metody, które w wielu przypadkach zawodzą, powinny być ponownie zweryfikowane.

Oczywiście jest możliwe, aby w badaniach wosku, podobnie jak w ocenie jakości handlowej miodu, stosować różne metody, jednak ich skuteczność w wykrywaniu zafałszowań powinna być potwierdzona, a w przypadkach wątpliwych, wyniki uzyskane metodami uregulowanymi prawnie, powinny być uznawane za nadrzędne. W przypadku badań miodu takie sporne sytuacje rozstrzyga Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 14 stycznia 2009 r. w sprawie metod analiz związanych z dokonywaniem oceny miodu (Dz.U. Nr 17, poz. 94).

Należy zauważyć, że w tym Rozporządzeniu, dla oznaczeń cukrów czy HMF-u (5-hydroksymetylofurfuralu) w miodzie, wycofano się z prostych metod instrumentalnych (przy użyciu nieskomplikowanych przyrządów laboratoryjnych), zastępując je znacznie dokładniejszymi metodami chromatograficznymi. Podobny dokument, oczywiście oprócz uregulowań dotyczących wymagań jakości tego produktu, jest potrzebny dla wosku, aby system kontroli jakości wosku i węzy na krajowym rynku był skuteczny.

Odpowiedź na pytanie zawarte w tytule niniejszego artykułu: czy istnieją proste metody wykrywania zafałszowań wosku pszczelego? pozostawiam Państwu.

Ze swojej strony chciałabym jeszcze raz Państwa zapewnić, że od wielu lat podejmuję wszelkie inicjatywy mające na celu poprawę obecnej sytuacji na rynku wosku i węzy. Jednocześnie deklaruję też moje wsparcie i pomoc w opracowaniu zarówno dokumentów normalizacyjnych, jak i stworzeniu skutecznego systemu kontroli jakości tych produktów na polskim rynku.

Literatura

Bogdanov S. (2016) Beeswax: Production, properties, composition and control. Beeswax book (Chapter I). Bee Product Science.

Bernal J.L., Jimenez J.J., del Nozal M.J., Toribio L., Martin M.T. (2005) Physico-chemical parameters for the characterisation of pure beeswax and detection of adulterations. European Journal of Lipid Science and Technology, 107 (3): 158-166.

Council of Europe (2020). European Pharmacopoeia – 10th Ed., Strasbourg, France.

Jimenez J.J., Bernal J.L., del Nozal M.J., Toribio L., Bernal J. (2007) Detection of beeswax adulterations using concentration guide-values. European Journal of Lipid Science and Technology, 109: 682-690.

PN-R-78890:1996 – Wosk Pszczeli. Wydawnictwo normalizacyjne “Alfa”.

Rybak-Cmielewska H. (1998) Produkty pszczele. [W]: Pszczelnictwo. Praca zbiorowa pod redakcją J. Prabuckiego, Wydawnictwo Promocyjne „Albatros”, Szczecin, 555-612.

Serra Bonvehi J., Ornantes Bermejo F.J. (2012) Detection of adulterated commercial Spanish beeswax. Food Chemistry, 132: 642-648.

Svečnjak, L., Baranović, G., Vinceković, M., Prđun, S., Bubalo, D., Tlak Gajger, I. (2015). An approach for routine analytical detection of beeswax adulteration using FTIR-ATR spectroscopy. Journal of Apicultural Science, 59(2), 37–49.

Svečnjak L., Chesson L. A., Gallina A., Maia M., Martinello M., Mutinelli F., Muz M. N., Nunes F. M., Saucy F., Tipple B. J., Wallner K., Waś E., Waters T. A. (2019) The Coloss Beebook – Volume III, Part 1: Standard methods for Apis mellifera beeswax research. Journal of Apicultural Research, Volume 58, Issue 2: 1-108.

Svečnjak L., Nunes F. M., Matas R.G., Cravedi J.P., Christodoulidou A., Rortais A., Saegerman C. (2021) Validation of analytical methods for the detection of beeswax adulteration with a focus on paraffin. Food Control, 120: 107503.

Waś E., Szczęsna T., Rybak-Chmielewska H. (2014a) Determination of beeswax hydrocarbons by gas chromatography with a mass detector (GC-MS) technique. Journal of Apiculture Science 58(1): 145-157.

Waś E., Szczęsna T., Rybak-Chmielewska H. (2014b) Hydrocarbon composition of beeswax (Apis mellifera) collected from light and dark coloured combs. Journal of Apiculture Science 58(2): 99-106.

Waś E., Szczęsna T., Rybak-Chmielewska H. (2015) Application of gas chromatography with the mass detector (GC-MS) technique for detection of beeswax adulteration with paraffin. Journal of Apicultural Science 59 (1): 143-152.

Waś E., Szczęsna T., Rybak-Chmielewska H. (2016) Efficiency of GC-MS method in detection of beeswax adulteration with paraffin. Journal of Apicultural Science 60 (1): 131-147.

Tulloch A. P. (1973) Factors Affecting Analytical Values of Beeswax and Detection of Adulteration. Journal of the American Oil Chemists' Society, 50: 269-272.

White J. W. jr, Marilyn K., Reader and Mary L. Riethof (1960) Chromatographic Determination of Hydrocarbons in Beeswax. Journal of the Association of Official Agricultural Chemists, 43: 778-780.

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"