способ определения этанола невиноградного происхождения в виноградных дистиллятах и напитках на их основе

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=(R_обр/R_ст-1)·1000( ), где

R_обр=([¹³C ¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂ ])_обр

R_ст=([¹³ C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O ₂])_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 ( 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=(R_обр/R_ст-1)·1000( ), где

R_обр=([¹³C ¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂ ])_обр

R_ст=([¹³ C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O ₂])_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 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(¹³C^l6O 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=(R_обр/R_ст-1)·1000( ), где

R_обр=([¹³C ¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂ ])_обр

R_ст=([¹³ C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O ₂])_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 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%.