Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ САХАРА НЕВИНОГРАДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В ВИНОГРАДНОМ ВИНЕ ИЛИ ВИНОМАТЕРИАЛЕ

Изобретение относится к винодельческой промышленности.

Известен способ идентификации виноматериала путем определения в нем экзогенных сахаров с использованием ядерно-магнитного резонанса дейтерия в этаноле, установлением отношения ¹³С/¹²С этанола и сравнением со стандартным (Сборник международных методов анализа и оценки вин и сусел. М.: Пищевая промышленность, 1993, с.82-93).

Недостатком известного способа является невысокая точность анализа.

Известен способ определения натуральности и аутентичности вина с использованием изотопного состава углерода (ЕР 1124127, 2001).

Данный способ обладает невысокой точностью анализа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ идентификации вина по изотопному составу углерода этанола, предусматривающий выделение этанола из виноматериала путем дистилляции, сжигание до СO₂, количественное определение с использованием масс-спектроскопического метода, расчет отношения распространенностей изотопов ¹³С 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 сахара невиноградного происхождения в виноградном вине или виноматериале характеризуется тем, что из пробы вина или виноматериала дистилляцией отгоняют этанол, собирают дистиллят, в оставшийся влажный экстракт добавляют 0,1N HCl до величины рН, равной 5, высушивают с получением сухого остатка, разделяют на части, одну из которых растворяют в дистиллированной воде, добавляют в нее 1 см³ 1М NaOH и 5 см³ 0,5М BaCl₂, образовавшиеся нерастворимые соли осаждают центрифугированием, собирают надосадочную жидкость, осадок, содержащий соли кислот, промывают дистиллированной водой для достижения нейтрального значения рН и высушивают, надосадочную жидкость, содержащую органические вещества, которые не прореагировали с барием, титруют 0,1М HCl до величины рН, равной 7, высушивают, высушенные сухой остаток, нерастворимые соли органических кислот бария и органические вещества из надосадочной жидкости, не прореагировавшие с барием, сжигают в присутствии оксида меди с получением диоксида углерода, последний раздельно подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С и их соотношений, сравнивают эти количественные характеристики и характеристики контрольного образца и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении сахара.

Способ осуществляют следующим образом.

В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см³ помещают 25 см³ вина или виноматериала и отгоняют дистиллят при температуре 78°С, собирая 1,5-2,0 см³ дистиллята. В оставшийся после отгона влажный экстракт вина или виноматериала добавляют 0,1N HCl до величины рН, равной 5, высушивают в сушильном шкафу при температуре 70-80°С в течение 24 часов. Часть этого остатка в количестве 5-10 мг используют для изотопного анализа, оставшуюся часть растворяют в 5 см³ дистиллированной воды и добавляют 1 см³ 1М NaOH и 5 см³ 0,5М ВаСl₂. Образовавшиеся нерастворимые соли осаждают центрифугированием при скорости 6000 об/мин в течение 5-6 мин. Отдельно собирают надосадочную жидкость. Осадок, содержащий соли кислот, промывают 3 раза дистиллированной водой для достижения нейтрального значения рН (около 7) и высушивают при температуре 70-80°С в течение 24 часов. Надосадочную жидкость, содержащую органические вещества, которые не прореагировали с барием, титруют 0,1М HCl до величины рН, равной 7, высушивают в сушильном шкафу при температуре 70-80°С в течение 24 часов. Образцы нерастворимых солей органических кислот и органические вещества из надосадочной жидкости используют для определения изотопных характеристик.

0,1 мг сухого остатка вина или виноматериала 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. Остаток в ампуле вакуумируют до давления 2·10^-2 мм рт.ст. и запаивают ампулу. 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 сжигания сухого остатка диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

0,1 мг солей органических кислот бария вносят в ампулу из тугоплавкого стекла пирекс, запаянную с одного конца, в который помещают предварительно окисленный оксид меди (0,5 г). 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 и полученный в результате сжигания солей органических кислот бария диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

0,1 мг органических веществ, не прореагировавших с барием, вносят в ампулу из тугоплавкого стекла пирекс, запаянную с одного конца, в который помещают предварительно окисленный оксид меди (0,5 г). 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 и полученный в результате сжигания органических веществ, не прореагировавших с барием, 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(¹³C¹⁶O₂ ⁺) и m/z 46(¹²C¹⁶O¹⁸O) 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 сухого остатка вина или виноматериала, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу(1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида:

δ¹³C=(R_обр/R_ст-1)·1000(‰), где

R_обр=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_обр

R_ст=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_ст

R_обр и R_ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании сухого остатка, и международного углеродного стандарта V-PDB соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей органических кислот бария, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу(1):

δ¹³C=(R_обр/R_ст-1)·1000(‰), где

R_обр=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_обр

R_ст=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_ст

R_обр и R_ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании осадка солей органических кислот бария, и международного углеродного стандарта V-PDB соответственно. Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании органических веществ, не прореагировавших с барием, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу (1):

δ¹³C=(R_обр/R_ст-1)·1000(‰), где

R_обр=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_обр

R_ст=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_ст

R_обр и R_ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании органических веществ, не прореагировавших с барием, и международного углеродного стандарта V-PDB соответственно.

Для калибровки готовят контрольные водные растворы, содержащие 50 г/дм³, 200 г/дм³ сахаров различного происхождения: свекловичный сахар, тростниковый сахар, виноградное концентрированное сусло. Приготовленные смеси используют для верификации всей схемы пробоподготовки и измерения изотопных характеристик сахаров, полученных из различных видов сырья. Причем изотопные характеристики углерода (δ¹³С, ‰) всех контрольных образцов сахара различного происхождения должны быть предварительно определены.

Изотопные характеристики всех органических соединений вина или виноматериала, оставшихся во влажном экстракте после отгонки дистиллята, являются показателями квалификации сахара в виноградных винах или виноматериалах. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольных смесей, состоящих из воды и сахара различного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого виноградного вина или виноматериала и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении сахара в них.

По разнице в значениях количественных изотопных характеристик углерода сухого остатка, солей органических кислот бария и органических веществ, не прореагировавших с барием, для каждого анализируемого образца превышающей 0,5‰, а также контрольного и анализируемого образца, превышающей 1‰, судят наличии сахара невиноградного происхождения.

Пример 1 (контроль).

В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см³ помещают 25 см³ белого виноградного полусладкого вина, полученного путем внесения сусла виноградного концентрированного из расчета 50 г/дм³, и отгоняют дистиллят при температуре 78°С. Собирают 1,5 см³ дистиллята.

В оставшийся после отгона дистиллята влажный экстракт добавляют 0,1N HCl до величины рН, равной 5, высушивают в сушильном шкафу при температуре 70°С в течение 24 часов. Часть этого остатка в количестве 5 мг используют для изотопного анализа, оставшуюся часть растворяют в 5 см³ дистиллированной воды и добавляют 1 см³ 1М NaOH и 5 см³ 0,5М BaCl₂. Образовавшиеся нерастворимые соли осаждают центрифугированием при скорости 6000 об/мин в течение 5 мин. Отдельно собирают надосадочную жидкость. Осадок, содержащий соли кислот, промывают 3 раза дистиллированной водой для достижения нейтрального значения рН (около 7) и высушивают при температуре 70°С в течение 24 часов. Надосадочную жидкость, содержащую органические вещества, которые не прореагировали с барием, титруют 0,1М HCl до величины рН, равной 7, высушивают в сушильном шкафу при температуре 70°С в течение 24 часов. Образцы нерастворимых солей органических кислот и органические вещества из надосадочной жидкости используют для определения изотопных характеристик.

0,1 мг сухого остатка вина или виноматериала 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. Остаток в ампуле вакуумируют до давления 2·10^-2 мм рт.ст. и запаивают ампулу. 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 сжигания сухого остатка диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

0,1 мг солей органических кислот бария вносят в ампулу из тугоплавкого стекла пирекс, запаянную с одного конца, в который помещают предварительно окисленный оксид меди (0,5 г). 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 и полученный в результате сжигания солей органических кислот бария диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

0,1 мг органических веществ, не прореагировавших с барием, вносят в ампулу из тугоплавкого стекла пирекс, запаянную с одного конца, в который помещают предварительно окисленный оксид меди (0,5 г). 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 и полученный в результате сжигания органических веществ, не прореагировавших с барием, 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(¹²C^l6O₂ ⁺), m/z 45(^l2C^l6O₂ ⁺) и m/z 46(¹²C^l6O¹⁸O) 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 сухого остатка вина, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида:

δ¹³C=(R_обр/R_ст-1)·1000(‰), где

R_обр=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_обр

R_ст=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_ст

R_обр и R_ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании сухого остатка, и международного углеродного стандарта V-PDB соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей органических кислот бария, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу (1).

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании органических веществ, не прореагировавших с барием, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу (1).

Результаты измерений приведены в таблице 1.

Изотопные характеристики всех органических соединений вина, оставшихся во влажном экстракте после отгонки дистиллята, являются показателями квалификации сахара в виноградных винах. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольных смесей, состоящих из воды и сахара различного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого виноградного вина или виноматериала и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении сахара в них.

По разнице в значениях количественных изотопных характеристик углерода сухого остатка, солей органических кислот бария и органических веществ, не прореагировавших с барием, для каждого анализируемого образца, превышающей 0,5‰, а также контрольного и анализируемого образца, превышающей 1‰, судят о наличии сахара невиноградного происхождения.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют в качестве образца белое виноградное полусладкое вино, полученное путем внесения свекловичного сахара в том же количестве. Полученные результаты приведены в таблице 1.

По разнице этих значений для каждого анализируемого образца, превышающей 0,5‰, судят о наличии в образце сахара невиноградного происхождения. Сравнение полученных отношений распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контроля (пример 1) и анализируемых образцов показывает, что по разнице в значениях изотопных характеристик углерода, превышающей 1‰, судят о невиноградном происхождении сахара.

Пример 3 (контроль).

В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см³ помещают 25 см³ белого виноградного полусладкого виноматериала, полученного при внесении сусла виноградного концентрированного из расчета 100 г/дм³ и отгоняют дистиллят при температуре 78°С. Собирают 2,0 см³ дистиллята.

В оставшийся после отгона влажный экстракт виноматериала добавляют 0,1N HCl до величины рН, равной 5, высушивают в сушильном шкафу при температуре 80°С в течение 24 часов. Часть этого остатка в количестве 10 мг используют для изотопного анализа, оставшуюся часть растворяют в 5 см³ дистиллированной воды и добавляют 1 см³ 1М NaOH и 5 см³ 0,5М BaCl₂. Образовавшиеся нерастворимые соли осаждают центрифугированием при скорости 6000 об/мин в течение 6 мин. Отдельно собирают надосадочную жидкость. Осадок, содержащий соли кислот, промывают 3 раза дистиллированной водой для достижения нейтрального значения рН (около 7) и высушивают при температуре 80°С в течение 24 часов. Надосадочную жидкость, содержащую органические вещества, которые не прореагировали с барием, титруют 0,1М HCl до величины рН, равной 7, высушивают в сушильном шкафу при температуре 80°С в течение 24 часов. Образцы нерастворимых солей органических кислот и органические вещества из надосадочной жидкости используют для определения изотопных характеристик.

0,1 мг сухого остатка вина или виноматериала 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. Остаток в ампуле вакуумируют до давления 2·10^-2 мм рт.ст. и запаивают ампулу. 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 сжигания сухого остатка диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

0,1 мг солей органических кислот бария вносят в ампулу из тугоплавкого стекла пирекс, запаянную с одного конца, в который помещают предварительно окисленный оксид меди (0,5 г). 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 и полученный в результате сжигания солей органических кислот бария диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

0,1 мг органических веществ, не прореагировавших с барием, вносят в ампулу из тугоплавкого стекла пирекс, запаянную с одного конца, в который помещают предварительно окисленный оксид меди (0,5 г). 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 и полученный в результате сжигания органических веществ, не прореагировавших с барием, 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(¹³C¹⁶O₂ ⁺) и m/z 46(¹²C¹⁶O¹⁸O) 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 сухого остатка вина или виноматериала, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу(1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermoто Finnigan, следующего вида:

δ¹³C=(R_обр/R_ст-1)·1000(‰), где

R_обр=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_обр

R_ст=([¹³C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂])_ст

R_обр и R_ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании сухого остатка, и международного углеродного стандарта V-PDB соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей органических кислот бария, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу (1).

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании органических веществ, не прореагировавших с барием, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (‰), используя формулу (1).

Результаты измерений приведены в таблице 2.

Изотопные характеристики всех органических соединений виноматериала, оставшихся во влажном экстракте после отгонки дистиллята, являются показателями квалификации сахара в виноматериалах. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольных смесей, состоящих из воды и сахара различного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого виноградного вина или виноматериала и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении сахара в них.

По разнице в значениях количественных изотопных характеристик углерода сухого остатка, солей органических кислот бария и органических веществ, не прореагировавших с барием, для каждого анализируемого образца превышающей 0,5‰, а также контрольного и анализируемого образца, превышающей 1‰, судят о наличии сахара невиноградного происхождения.

Пример 4.

Способ осуществляют аналогично примеру 3, только используют при внесении сахар тростниковый. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Сравнение изотопных характеристик углерода показало, что разница в значении изотопных характеристик δ¹³С (‰) сухого остатка, солей органических кислот бария и органических веществ, не прореагировавших с барием, между контролем и анализируемым образцом для сахара виноградного происхождения не должна превышать 1‰, а разница этих значений для каждого анализируемого образца не должна превышать 0,5‰. Значения разницы, превышающие эти показатели, подтверждают наличие в образце сахара невиноградного происхождения. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точности и достоверности анализа на 90%.