способ определения происхождения этанола в натуральном виноградном вине или виноматериале

Формула изобретения

Способ определения происхождения этанола в натуральном виноградном вине или виноматериале, характеризующийся тем, что из пробы вина дистилляцией отгоняют этанол, собирают дистиллят, оставшийся влажный осадок высушивают, дистиллят и высушенный остаток 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 этанола.

Описание изобретения к патенту

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 ¹³ С/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 определения происхождения этанола в натуральном вине по изотопному составу углерода этанола, предусматривающий выделение этанола из виноматериала путем дистилляции, сжигание до CO₂, 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 происхождения этанола в натуральном виноградном вине или виноматериале характеризуется тем, что из пробы вина дистилляцией отгоняют этанол, собирают дистиллят, оставшийся влажный осадок высушивают, дистиллят и высушенный остаток 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 этанола.

Способ осуществляют следующим образом.

В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см³ помещают 25 см³ вина или виноматериала и отгоняют дистиллят при температуре 78°С. Собирают 1,5-2,0 см³ дистиллята, при этом первую порцию в количестве 0,2 см³ отбрасывают. Аликвоту отогнанного 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. Дистиллят в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), 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 окисления этанола диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

Оставшийся после отгона дистиллята влажный остаток высушивают в сушильном шкафу при температуре 70-80°С в течение 24 часов до полного удаления воды. Аликвоту полученного высушенного остатка в количестве 5-10 мг 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 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 дистиллята и высушенного остатка, 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:

¹³С=(R_обр/R_ст-1) 1000( ), где

R_обр=([¹³C ¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O₂ ])_обр

R_cт=[(¹³ C¹⁶O₂]/[¹²C¹⁶O ₂])_ст

R_обр и R _ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании дистиллята или высушенного остатка, и стандарта.

Для калибровки готовят контрольные водные растворы, содержащие 12 об.% одного 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 этанола и высушенного остатка являются показателями квалификации этилового спирта в натуральных винах или виноматериалах. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольных смесей, состоящих из воды и этилового спирта различного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого виноградного вина и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении этанола и натуральности вина или виноматериала. По разнице в значениях количественных изотопных характеристик углерода этанола и высушенного остатка, превышающей 0,5 , а также контрольного и анализируемого образца, превышающей 1 , судят об этаноле невиноградного происхождения.

Пример 1 (контроль).

В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см³ помещают 25 см³ белого виноградного вина, полученного при брожении нативного виноградного сахара из винограда сорта Алиготе урожая 2008 г. и отгоняют дистиллят при температуре 78°С. Собирают 1,5 см³ дистиллята, при этом первую порцию в количестве 0,2 см³ отбрасывают.

Оставшийся после отгона дистиллята влажный остаток высушивают в сушильном шкафу при температуре 70°С в течение 24 часов до полного удаления воды и используют для определения изотопного состава.

Аликвоту отогнанного 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. Дистиллят в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), 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 окисления этанола диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

Аликвоту полученного высушенного остатка в количестве 5 мг 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 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 дистиллята и высушенного остатка, 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. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Пример 2.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют в качестве образца виноматериал сорта Алиготе после внесения в него спирта этилового ректификованного зернового. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Пример 3.

Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют в качестве образца виноматериал сорта Алиготе после внесения в него спирта этилового ректификованного из сахарного тростника.

Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Характеристики изотопного состава углерода этанола и высушенного остатка в вине и виноматериале, полученном из винограда сорта Алиготе
№ примера	Величина 13С( )
	Этанол	Высушенный остаток
1	-27±0,2	-27,5±0,2
2	-24±0,2	-25±0,2
3	-22±0,2	-25,5±0,2

Сравнивание изотопных характеристик углерода этанола и высушенного остатка показывает, что в образцах присутствует этанол различного происхождения. По разнице этих значений для каждого анализируемого образца, превышающей 0,5 , судят о наличии в образце этанола 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 этанола.

Пример 4 (контроль).

В перегонную остродонную колбу вместимостью 50 см³ помещают 25 см³ красного виноградного вина, полученного при брожении нативного виноградного сахара из винограда сорта Каберне урожая 2008 г. и отгоняют дистиллят при температуре 78°С. Собирают 2,0 см³ дистиллята, при этом первую порцию в количестве 0,2 см³ отбрасывают.

Оставшийся после отгона дистиллята влажный остаток высушивают в сушильном шкафу при температуре 80°С в течение 24 часов до полного удаления воды.

Аликвоту отогнанного 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. Дистиллят в ампуле замораживают при температуре жидкого азота (минус 196°С), 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 окисления этанола диоксид углерода количественно собирают в герметичный контейнер для последующего изотопного анализа.

Аликвоту полученного высушенного остатка в количестве 10 мг 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 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 дистиллята и высушенного остатка, 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:

¹³С=(R_обр/R_ст-1)·1000( ), где

R_oбp=([¹³C ¹⁶O₂]/[¹²С¹⁶О₂ ])_обр

R_cт-([¹³ C¹⁶O₂]/[¹²С¹⁶О ₂])_ст

R_обр и R _ст - отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С в анализируемом диоксиде углерода, полученном при сжигании дистиллята или высушенного остатка, и стандарта.

Полученные результаты приведены в таблице 2.

Пример 5.

Способ осуществляют аналогично примеру 4, только используют в качестве образца виноматериал сорта Каберне после внесения в него спирта этилового ректификованного зернового. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Пример 6.

Способ осуществляют аналогично примеру 5, только используют в качестве образца виноматериал сорта Каберне после внесения в него спирта этилового ректификованного из сахарного тростника. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2
Характеристики изотопного состава углерода этанола и высушенного остатка в вине и виноматериале, полученном из винограда сорта Каберне
№ примера	Величина 13С( )
	Этанол	Высушенный остаток
1	-28±0,2	-28,8±0,1
2	-21,3±0,1	-25,6±0,1
3	-22,3±0,1	-26,3±0,1

Сравнивание изотопных характеристик углерода этанола и высушенного остатка показывает, что в образцах присутствует этанол различного происхождения. По разнице этих значений для каждого анализируемого образца, превышающей 0,5 , судят о наличии в образце этанола невиноградного происхождения.

Сравнение полученных отношений распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контроля (пример 4) и анализируемых образцов показывает, что по разнице в значениях изотопных характеристик углерода, превышающей 1 , судят о невиноградном происхождении этанола.

Изотопные характеристики этанола и высушенного остатка являются показателями квалификации этилового спирта в натуральных винах или виноматериалах. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С при их совпадении или отклонении, не превышающем 0,5 для каждого анализируемого образца и не превышающем 1,0 между контролем и анализируемым образцом, позволяют судить о виноградном происхождении этанола и соответственно натуральности вин или виноматериалов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точности и достоверности анализа на 90%.