СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДЛИННОСТИ ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ Российский патент 2005 года по МПК G01N33/14 C12G1/00 

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано для идентификации подлинности (натуральности) вин различных типов.

Известен способ (аналог) идентификации натуральности на основе анализа электрофоретических профилей вин (Патент РФ 2156976, 2000 г., Агеева Н.М., Гугучкина Т.И., Якуба Ю.Ф.). Недостатком способа является необходимость наличия приборов капиллярного электрофореза и идентификации профиля по свидетелям.

Известен способ (аналог) идентификации натуральности по хроматографическому профилю летучих ароматических соединений (Simpkins W. Detection of illicit spirits. Wine Anal. Berlin etc. - 1998. - S.317-338). Способ достаточно эффективен, но не позволяет выявить фальсификацию ряда продуктов. Кроме того, этот способ идентификации не отражает содержание нелетучих компонентов.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения натуральности вин (Regyeil des methods Internationales d'analyse des vins et des mouts. Paris, 1990), основанный на установлении расчетных коэффициентов или соотношений (принятый нами за прототип). Сущность способа заключается в том, что методами химического анализа устанавливают концентрацию свободных и связанных органических кислот, значение которой используют при расчете критериев Блареза, Готье или Росса.

К достоинствам способа относится возможность достаточно объективно выявить фальсифицированную продукцию.

Для расчета указанных критериев кроме концентраций свободных и связанных органических кислот необходимо определение объемной доли этилового спирта, массовой концентрации титруемых кислот и приведенного экстракта. Недостатками способа являются сложность, длительность анализа, необходимость применения ионного обмена, использование дорогостоящего оборудования, например хроматографов и т.д.

Технический результат при использовании заявляемого способа достигается за счет того, что в способе идентификации подлинности винодельческой продукции, включающем оценку кислотного состава вина, оценку кислотного состава вина осуществляют на основе анализа зависимости свободной кислотности от изменяющейся общей кислотности. Техническим результатом является ускорение процесса идентификации подлинности винопродукции при сохранении ее достоверности и его удешевление за счет использования широко распространенного оборудования и реактивов. Кроме того, для установления факта фальсификации не требуется определять другие показатели химического состава вина или проводить сравнение с характеристиками аналогичного образца подлинной продукции.

Способ осуществляют следующим образом.

Пробу вина объемом 10 см³ смешивали с таким же объемом кислоты, например соляной, концентрацией 0,1 моль/дм³. Внесение соляной кислоты необходимо для перевода связанных органических кислот в свободную форму. После этого смесь титровали раствором основания, например, гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм³ до рН около 9,5-10. При этом регистрировали пары значений “объем гидроксида натрия - рН смеси” через каждые 0,2 единицы рН. На фиг.1 представлены результаты титрования - кривые титрования проб подлинного (а) и фальсифицированного (б) вина. Затем для каждого значения рН пары рассчитали функцию образования Бьеррума , равную среднему количеству ионов Н⁺, связанных одним кислотным остатком, и определяемой изменением свободной и общей кислотности смеси в ходе титрования (Бек М., Надьпал И. Исследование комплексообразования новейшими методами. М., Мир, 1989, с.71). Применительно к нашему конкретному случаю формула для расчета в каждой точке кривой титрования имеет следующий вид:

где n_H=С_NаOH·_{Vi; nНА=nH-СHCL·VHCl; Сосн - концентрация основания, моль/дм³; Vt - объем основания, соответствующий точке эквивалентности, см³; СHCl - концентрация соляной кислоты, моль/дм³; VHCl - объем добавленной соляной кислоты, см³; Vосн - объем добавленного раствора гидроксида натрия в данной точке, см³; V0 - исходный объем титруемого раствора (сумма объемов вина и кислоты), см³.}

Необходимость установления этой зависимости объясняется ее информативностью. Так, в натуральных винах количество связанных кислот значительно превышает количество свободных, а в фальсифицированной продукции присутствуют преимущественно свободные кислоты. Следовательно, расчет адаптированной функции образования позволяет выявить не только зависимости между свободными и общими кислотами, но и несет информацию о подлинности продукта.

Таким образом, для каждого образца определялась зависимость ” - рН”, которая и применялась для идентификации. На фиг.2 представлены зависимости функции образования от рН исследуемых проб для подлинного (а) и фальсифицированного (б) вина.

Сравнение кривых - достаточно затруднительная задача, требующая дополнительных ограничений (например, фиксированных значений рН или общего количества точек в каждом эксперименте и т.п.). Более удобно сравнение параметров уравнений кривых, описывающих зависимость - рН”. Поэтому для точной идентификации анализируемой пробы вина использовали уравнение (программа Sigmaplot, SРSS inc.) зависимости от рН, т.е. проводили аппроксимацию найденной зависимости от рН сигмоидной кривой, описываемой уравнением (2) путем подбора параметров k₁-k₆ таким образом, чтобы сумма квадратов отклонений рассчитанных от найденных экспериментально величин для каждого значения рН была минимальной.

где k₁-k₃ - параметры оценки подлинности винодельческой продукции,

k₄-k₆ - параметры сигмоидной кривой, характеризующие ее вид;

е≈ 2,718 - основание натуральных логарифмов;

Полученные результаты показали, что для принятия решения о натуральности исследуемого вина применяются только 3 параметра: k₁, k₂ и k₃. На основании экспериментальных данных эталоном подлинной продукции при данных условиях проведения эксперимента служат значения параметра k₁ в пределах от 1,4 до 2,8 единиц, параметра k₂ в пределах от минус 2,3 до минус 0,9 единиц, параметра k₃ в пределах от 3,2 до 5,3 единиц. Отклонение любого параметра за пределы указанных диапазонов свидетельствует о фальсификации вина.

На фиг.3-5 представлено графическое сравнение результатов исследования проб виноматериалов (1-Гранатовый, 2-Кахетинское, 3-Каберне, 4-Улыбка, 5-Мерло, 6-Шардоне, 7-Каберне) по рассчитанным параметрам k₁, k₂, k₃ оценки его подлинности, где наглядно видны области, в которых сгруппирован пробы подлинных (очерченные овалом) и фальсифицированных вин. Значительная разница в величинах этих параметров позволяет уверенно отличать подлинные вина от фальсифицированных. Для расчетов применяли программу Мicrosoft Ехсеl и другие аналогичные программы для математической обработки данных.

Таким образом, заявляемый способ обладает преимуществами как в части условий его проведения, так и в степени объективности оценки подлинности продукции. В заявляемом способе процедуру идентификации производят путем преобразования данных рН-метрического титрования, при этом, в отличие от прототипа, в расчете используют не одну точку (в прототипе - точка эквивалентности), а все экспериментальные данные до точки эквивалентности. Поэтому заявляемый способ позволяет получить больший объем информации, касающейся подлинности винодельческой продукции, в том числе о соотношении связанных и свободных кислот.

Проверка правильности полученных результатов при использовании заявляемого способа подтверждена многочисленными анализами натуральных и фальсифицированных вин, отобранных из торговой сети. В целом проанализировано более 100 образцов.

Примеры конкретного применения способа.

Пример 1

На анализ представлен неизвестный образец натурального сухого белого вина. Для установления его подлинности применены методы, описанные в прототипе.

В соответствии с прототипом в исследуемом образце определяли: массовую концентрацию свободных и связанных кислот с применением элюентной хроматографии (пропусканием пробы через катионообменник и анионообменник); приведенного экстракта, титруемых кислот, объемную долю этилового спирта. На основании полученных данных рассчитывали отношения Блареза, Готье и Росса, значения которых соответственно составили 3,2 13,8 и 3,6, что аналогично значениям эталонного образца - натурального вина.

В соответствии с заявляемым способом к 10 см³ образца добавляем 10 см³ раствора соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм³. Полученную смесь титруем раствором основания (гидроксид натрия) с концентрацией 0,1 моль/дм³ до рН ≈ 10, регистрируя значения объема добавленного раствора основания через 0,2 единицы рН: при добавлении кислоты рН смеси составляло 1,8; объем щелочи фиксировали при рН 2,0, 2,2, 2,4... 10,0. На основании полученных результатов путем определения точки перегиба кривой титрования находили точку эквивалентности (полной нейтрализации кислот), которая в данном примере составила 18,4 см³. В каждой точке титрования находили значения функции образования подстановкой величин объема раствора гидроксида натрия и рН в формулу (1). Пары значений рН и функции образования всех точек экспериментальной кривой титрования записывали на лист программы Мicrosoft Ехсеl. В соответствии с условиями процедуры “Поиск решения” программы Мicrosoft Ехсеl дополнительно определяли значения расчетной функции образования (2), квадратов отклонений, рассчитанных от найденных экспериментально величин для каждой точки титрования. Также указывали ячейки, содержащие сумму квадратов отклонений, рассчитанных от найденных экспериментально величин и начальные значения параметров k₁-k₆ уравнения (2), в качестве которых применяли значения параметров предыдущего образца. После этого выполнялась процедура “Поиск решения” программы Microsoft Ехсеl. В результате расчета определяли параметры k₁-k₆ уравнения (2) для данного образца. Значение параметра k₁=1,6, k₂=-1,1, k₃=4,6, k₄=0,5, k₅=0,4, k₆=-0,1. Значения параметров k₁-k₃ попадают в диапазон значений, соответствующих подлинным винам. Таким образом, вино считают подлинным.

Пример 2

На анализ представлен неизвестный образец натурального сухого белого вина. Для установления его подлинности также применены методы, описанные в прототипе.

В соответствии с прототипом в исследуемом образце определяли: массовую концентрацию свободных и связанных кислот с применением элюентной хроматографии (пропусканием пробы через катионообменник и анионообменник); приведенного экстракта, титруемых кислот, объемную долю этилового спирта. На основании полученных данных рассчитывали отношения Блареза, Готье и Росса, значения которых соответственно составили 3,0 10,8 и 4,6, что не позволяет принять однозначного решения о натуральности продукта. Поэтому для объективной оценки необходимо провести дополнительные расчеты и измерения.

В соответствии с заявляемым способом к 10 см³ образца добавляем 10 см³ раствора соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм³. Полученную смесь титруем раствором основания (гидроксид натрия) с концентрацией 0,1 моль/дм³ до рН≈ 10, регистрируя значения объема добавленного раствора основания через 0,2 единицы рН: при добавлении кислоты рН смеси составляло 1,6; объем щелочи фиксировали при рН 1,8, 2,0, 2,2... 10,0. На основании полученных результатов путем определения точки перегиба кривой титрования находили точку эквивалентности (полной нейтрализации кислот), которая в данном примере составила 16,1 см³. В каждой точке титрования находили значения функции образования подстановкой величин объема раствора гидроксида натрия и рН в формулу (1). Пары значений рН и функции образования всех точек экспериментальной кривой титрования записывали на лист программы Мicrosoft Ехсеl. В соответствии с условиями процедуры “Поиск решения” программы Мicrosoft Ехсеl дополнительно определяли значения расчетной функции образования (2), квадратов отклонений, рассчитанных от найденных экспериментально величин для каждой точки титрования. Также указывали ячейки, содержащие сумму квадратов отклонений, рассчитанных от найденных экспериментально величин , и начальные значения параметров k₁-k₆ уравнения (2), в качестве которых применяли значения параметров предыдущего образца. После этого выполнялась процедура “Поиск решения” программы Мicrosoft Ехсеl. В результате расчета определяли параметры k₁-k₆ уравнения (2) для данного образца. Значение параметра k₁=1,6, k₂=-2,7, k₃=2,8, k₄=1,1, k₅=2,5, k₆=-0,2. Значения параметра k₁ попадает в диапазон значений, отвечающих подлинным винам, но параметры k₂ и k₃ не соответствуют параметрам подлинных вин. Таким образом, вино считают фальсифицированным.

Изобретение может быть использовано в винодельческой промышленности. Проводят потенциометрическое титрование раствором щелочи смеси исследуемого вина с определенным количеством соляной кислоты, при этом регистрируют пары значений “объем раствора щелочи-рН”. Затем рассчитывают адаптированную функцию образования . Зависимости функции образования от рН раствора аппроксимируют сигмоидной функцией, параметры которой в дальнейшем используют для принятия решения о натуральности (подлинности) кислотного состава исследуемой винопродукции. На основе анализа зависимости свободной кислотности от изменяющейся общей кислотности судят о подлинности (натуральности) вина. Предлагаемый способ позволяет ускорить процесс идентификации при сохранении ее достоверности и удешевить его за счет исключения определения таких показателей, как объемной доли этилового спирта, массовой концентрации титруемых кислот и приведенного экстракта, а также использования широко распространенного оборудования и реактивов. 5 ил.

Способ идентификации подлинности винодельческой продукции, включающий оценку кислотного состава вина, отличающийся тем, что оценку кислотного состава вина осуществляют на основе анализа свободной кислотности от изменяющейся общей кислотности.