СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭТАНОЛА НЕВИНОГРАДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В ВИНОГРАДНЫХ ДИСТИЛЛЯТАХ И НАПИТКАХ НА ИХ ОСНОВЕ Российский патент 2010 года по МПК G01N33/14 

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 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 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 ¹³С 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(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 каждой фракции дистиллята, 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 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 (δ¹³С, ‰) 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 ¹³С 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(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 каждой фракции дистиллята, 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_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 δ¹³С (‰) 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 ¹³С 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 см³ 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(¹²C¹⁶O₂ ⁺), m/z 45(¹³C^l6O₂ ⁺) 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 каждой фракции дистиллята, 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 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 δ¹³С (‰) 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 ¹³С 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%.

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(¹³С¹⁶O₂ ⁺) и m/z 46(¹²С¹⁶O¹⁸O) 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 δ¹³С (‰), используя формулу, включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V plus Thermo Finnigan, следующего вида: δ¹³C=(R_обр/R_ст-1)·1000(‰), где R_обр=([¹³С¹⁶O₂]/[¹²С¹⁶О₂])_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 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.

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.