способ определения этанола невиноградного происхождения в виноградных дистиллятах и напитках на их основе
Классы МПК: | G01N33/14 спиртных напитков |
Автор(ы): | Оганесянц Лев Арсенович (RU), Панасюк Александр Львович (RU), Зякун Анатолий Маркович (RU), Кузьмина Елена Ивановна (RU), Песчанская Виолетта Александровна (RU), Харламова Лариса Николаевна (RU), Пешенко Валентина Петровна (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности" Российской академии сельскохозяйственных наук (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-09-22 публикация патента:
10.10.2010 |
Пробу подвергают дистилляции при температуре 50, 78 и 90°С. Аликвоты отогнанных фракций дистиллята помещают в ампулы с предварительно размещенным в них окисленным оксидом меди, замораживают, ампулы вакуумируют и запаивают. Аликвоту каждой фракции сжигают с получением диоксида углерода, который количественно собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу. В процессе анализа регистрируют попеременно токи, обусловленные количеством ионов с m/z 44(12С16O2 +), m/z 45(13С16O 2 +) и m/z 46(12С16O 18O) в масс-спектрах диоксида углерода образца и лабораторного стандарта. Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании каждой фракции дистиллята, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах 13С ( ), используя формулу, включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида: 13C=(Rобр/Rст-1)·1000( ), где Rобр=([13С16O 2]/[12С16О2])обр , Rст=([13C16O2]/[ 12C16O2])ст, Rобр и Rст - отношения распространенностей стабильных изотопов 13С и 12С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании фракции дистиллята и стандарта. Определяют изотопные характеристики состава углерода в контрольных образцах, полученных с использованием известных образцов этанола. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов сравнивают между собой и характеристиками контрольного образца и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении этанола. По разнице в значениях количественных изотопных характеристик углерода всех фракций дистиллята, превышающей 0,5 , судят о наличии в образце этанола невиноградного происхождения. Это позволяет повысить точность и достоверность способа на 90%. 2 табл.
Формула изобретения
Способ определения этанола невиноградного происхождения в виноградных дистиллятах и напитках на их основе, характеризующийся тем, что, для повышения специфичности и точности метода, пробу подвергают дистилляции при температуре 50, 78 и 90°С, собирают фракции отогнанного дистиллята при этих температурах, аликвоту каждой фракции сжигают в присутствии оксида меди с получением диоксида углерода, подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением соотношений распространенностей стабильных изотопов 13С и 12С, сравнивают полученные характеристики между собой и характеристиками контрольного образца и по степени совпадения или отклонения судят о присутствии этанола невиноградного происхождения.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к винодельческой промышленности.
Известен способ идентификации виноматериала путем анализа этанола, полученного из экзогенных сахаров, с использованием ядерно-магнитного резонанса для определения дейтерия, установлением соотношения изотопов и сравнением со стандартным (Сборник международных методов анализа и оценки вин и сусел // М.: Пищевая промышленность. - 1993. - с.82-93).
Недостатком известного способа является его низкая чувствительность и воспроизводимость получаемых данных. Известен способ определения натуральности и аутентичности вина с использованием изотопного состава суммарного углерода (ЕР 1124127, 2001). Данный способ имеет низкую специфичность.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения происхождения спирта в натуральном вине по изотопному составу углерода этанола, предусматривающий дистилляцию пробы, сжигание дистиллята до СО2, количественное определение с использованием масс-спектрометрического метода, расчет соотношения распространенностей изотопов 13 С и 12С и сравнивание со стандартным (Josep E. Gimenez-Miralles, Domingo M. Salazar and Isabel Solana. Regional Origin Assignment of Red Wines from Valencia (Spain by 2H NMR and 13C IRMS Stable Isotope Analysis of Fermentatieve Ethanol) // J. Agric. Food Chem. - 1999. - vol.47. - p.2645-2652). Недостаток известного способа аналогичен предыдущим.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности и достоверности анализа.
Это достигается тем, что способ определения этанола невиноградного происхождения в спиртном напитке характеризуется тем, что пробу напитка подвергают дистилляции при температуре 50, 78 и 90°С, собирают фракции отогнанного дистиллята при этих температурах, аликвоту каждой фракции сжигают в присутствии оксида меди с получением диоксида углерода, последний раздельно подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением соотношений распространенностей стабильных изотопов 13 С и 12С, сравнивают эти количественные характеристики и характеристики контрольных образцов и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении спирта.
Способ осуществляют следующим образом. В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см3 помещают 25 см3 спиртного напитка и подвергают его дистилляции при различных температурных режимах: 50°С, 78°С и 90°С. Собирают по 1,5-2,0 см3 каждой фракции отогнанного дистиллята. Аликвоту отогнанной при температуре 50°С первой фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г.Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10-2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный в результате окисления первой фракции дистиллята диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Аликвоту отогнанной при температуре 78°С второй фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10-2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный в результате окисления второй фракции дистиллята диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Аликвоту отогнанной при температуре 90°С третьей фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10-2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный в результате окисления третьей фракции дистиллята диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Контейнер с газообразным диоксидом углерода вскрывают в системе напуска масс-спектрометра и дозированно вводят анализируемый диоксид углерода. В процессе изотопного масс-спектрометрического анализа регистрируют попеременно токи, обусловленные количеством ионов с m/z 44(12C16O2 +), m/z 45(13C16O 2 +) и m/z 46(12C16O 18O) в масс-спектрах диоксида углерода образца и лабораторного стандарта. В качестве рабочего газа используют газообразный диоксид углерода.
Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании каждой фракции дистиллята, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах 13С ( ), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида:
13C=(Rобр/Rст-1)·1000( ), где
Rобр=([13C 16O2]/[12C16O2 ])обр
Rст=([13 C16O2]/[12C16O 2])ст
Rобр и R ст - отношения распространенностей стабильных изотопов 13С и 12С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании фракции дистиллята, и стандарта.
Для калибровки готовят контрольные водные растворы, содержащие один из известных образцов этанола: этанол виноградный, этанол зерновой, этанол из тростникового сахара, этанол из свекловичного сахара, этанол химического синтеза. Приготовленные смеси используют для верификации всей схемы пробоподготовки и измерения изотопных характеристик этанола (дистиллята), полученного из различных видов сырья. Причем изотопные характеристики углерода ( 13С, ) всех контрольных образцов этанола различного происхождения должны быть предварительно определены.
Изотопные характеристики состава углерода всех фракций дистиллята, полученных путем фракционной перегонки спиртного напитка, являются показателями происхождения этилового спирта в спиртных напитках. Полученные соотношения распространенностей стабильных изотопов 13 С и 12С контрольных смесей, состоящих из воды и этилового спирта различного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого напитка и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении спирта и соответственно аутентичности спиртного напитка.
По разнице в значениях количественных изотопных характеристик углерода всех фракций дистиллята для каждого анализируемого образца, превышающей 0,5 , судят о спирте невиноградного происхождения.
Пример 1.
В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см3 помещают 25 см3 коньячного спирта 4-летней выдержки, подвергают фракционной перегонке при различных температурных режимах: 50°С, 78°С и 90°С. Собирают по 1,5 см3 каждой фракции отогнанного дистиллята.
Аликвоту отогнанной при температуре 50°С первой фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10 -2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Аликвоту отогнанной при температуре 78°С второй фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10 -2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Аликвоту отогнанной при температуре 90°С третьей фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10 -2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Контейнеры с газообразным диоксидом углерода вскрывают в системе напуска масс-спектрометра и дозированно вводят анализируемый диоксид углерода. В процессе изотопного масс-спектрометрического анализа регистрируют попеременно токи, обусловленные количеством ионов с m/z 44(12C 16O2 +), m/z 45(13C16O 2 +) и m/z 46(12C16O 18O) в масс-спектрах диоксида углерода образца и лабораторного стандарта. В качестве рабочего газа используют газообразный диоксид углерода.
Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании каждой фракции дистиллята, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах 13С ( ), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида:
13C=(Rобр/Rст-1)·1000( ), где
Rобр=([13C 16O2]/[12C16O2 ])обр
Rст=([13 C16O2]/[12C16O 2])ст
Rобр и R cт - отношения распространенностей стабильных изотопов 13С и 12С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании фракции дистиллята, и стандарта.
Полученные результаты приведены в таблице 1.
Пример 2.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют образец, приготовленный из коньячного спирта 4-летней выдержки с внесением спирта этилового ректификованного зернового и воды. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Пример 3.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют образец, приготовленный из коньячного спирта 4-летней выдержки с внесением в него спирта этилового ректификованного из сахарного тростника и воды. Полученные результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 | |||
Характеристики изотопного состава углерода разных фракций дистиллята, полученных фракционной перегонкой коньячного спирта 4-летней выдержки без и с внесением в него спирта различного происхождения | |||
№ примера | Величина 13С ( ) | ||
Дистиллят разных фракций | |||
50°С | 78°С | 90°С | |
1 | -27,0±0,2 | -27,1±0,2 | -27,2±0,2 |
2 | -23,0±0,2 | -24,5±0,2 | -24,7±0,2 |
3 | -17,1±0,2 | -18,0±0,2 | -18,6±0,2 |
Сравнивают полученные соотношения распространенностей стабильных изотопов 13 С и 12С всех фракций для каждого анализируемого образца и по разнице в значениях изотопных характеристик углерода, превышающей 0,5 , судят о наличии в образце спирта невиноградного происхождения.
Пример 4.
В дистилляционное устройство помещают 25 см3 коньячного спирта 10-летней выдержки и подвергают фракционной перегонке при различных температурных режимах: 50°С, 78°С и 90°С. Собирают по 2,0 см 3 каждой фракции отогнанного дистиллята.
Аликвоту отогнанной при температуре 50°С первой фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу их тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10-2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Аликвоту отогнанной при температуре 78°С второй фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10 -2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 560°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Аликвоту отогнанной при температуре 90°С третьей фракции дистиллята (около 5 мкл) вносят в запаянную с одного конца ампулу из тугоплавкового стекла пирекс, в которую предварительно помещают окисленный оксид меди в количестве 0,5 г. Оксид меди предварительно прокаливают в муфельной печи не менее 10 часов при температуре 560°С, охлаждают до температуры 20°С и хранят в эксикаторе до использования при исследовании. Фракцию дистиллята в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), ампулу вакуумируют до давления 2·10 -2 мм рт.ст. и запаивают. Запаянную с двух концов ампулу помещают в металлический контейнер и выдерживают в муфельной печи при температуре 56°С в течение 24 часов. После остывания ампулу взламывают в вакуумированной установке, а полученный диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.
Контейнеры с газообразным диоксидом углерода вскрывают в системе напуска масс-спектрометра и дозированно вводят анализируемый диоксид углерода. В процессе изотопного масс-спектрометрического анализа регистрируют попеременно токи, обусловленные количеством ионов с m/z 44(12C 16O2 +), m/z 45(13Cl6O 2 +) и m/z 46(12C16O 18O) в масс-спектрах диоксида углерода образца и лабораторного стандарта. В качестве рабочего газа используют газообразный диоксид углерода.
Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании каждой фракции дистиллята, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах 13С ( ), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида:
13C=(Rобр/Rст-1)·1000( ), где
Rобр=([13C 16O2]/[12C16O2 ])обр
Rст=([13 C16O2]/[12C16O 2])ст
Rобр и R ст - отношения распространенностей стабильных изотопов 13С и 12С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании фракции дистиллята, и стандарта. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2 | |||
Характеристики изотопного состава углерода разных фракций дистиллята, полученных фракционной перегонкой коньячного спирта 10-летней выдержки без и с внесенным в него спиртом различного происхождения | |||
№ | Величина 13С ( ) | ||
примера | Дистиллят разных фракций | ||
50°С | 78°С | 90°С | |
4 | -29,0±0,2 | -29,1±0,2 | -29,0±0,2 |
5 | -24,0±0,2 | -24,6±0,2 | -24,6±0,2 |
6 | -16,0±0,2 | -16,5±0,2 | -17,0±0,2 |
Пример 5.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют образец, приготовленный на основе коньячного спирта 10-летней выдержки с внесением спирта этилового ректификованного зернового и воды. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Пример 6.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют образец, приготовленный на основе коньячного спирта 10-летней выдержки с внесением в него спирта этилового ректификованного из сахарного тростника и воды. Полученные результаты приведены в таблице 2.
Сравнивают полученные соотношения распространенностей стабильных изотопов 13 С и 12С всех фракций для анализируемого образца и по разнице в значениях изотопных характеристик углерода, превышающей 0,5 , судят о наличии в образце спирта невиноградного происхождения.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность анализа на 90%.
Класс G01N33/14 спиртных напитков