Способ определения происхождения органических оксикислот в винах и сокосодержащих напитках

Изобретение относится к винодельческой промышленности. Сущность способа: в колбу вместимостью 200 см³ помещают 150 см³ вина или напитка, при величине pH выше 3 добавляют 0,1 N HCl для снижения данного показателя до указанной величины, выдерживают при температуре от 0 до минус 2°C в течение 24 часов. Образовавшийся осадок солей винной кислоты собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³C/¹²C для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты. В оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH, равной 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°C, охлаждают до температуры 4°C, выдерживают при этой температуре в течение 24 часов. Образовавшийся осадок осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH, равной 7, высушивают. Затем его подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением распространенностей стабильных изотопов ¹³С/¹²C и их соотношений, сравнивают полученные количественные характеристики и характеристики контрольных образцов δ¹³C (⁰/₀₀). По степени совпадения или отклонения δ¹³C судят о происхождении органических оксикислот. Предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность способа на 90%. 6 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к винодельческой промышленности.

Известен способ определения винной кислоты путем осаждения в виде рацемата кальция и определения весовым методом (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 винной кислоты в вине методом жидкостной ионоэксклюзионной хроматографии (Селиверстова И.В. Определение органических кислот в вине методом жидкостной ионоэксклюзионной хроматографии. Виноделие и виноградарство. 2001, №4, с.9-11).

Недостатком известного способа является невысокая точность анализа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения органических кислот с использованием метода жидкостной хроматографии («Методика выполнения измерений массовой концентрации органических кислот в винодельческой продукции методом высокоэффективной жидкостной хроматографии», разработанная и утвержденная ГНУ ВНИИПБиВП Россельхозакадемии, свидетельство об аттестации №38-09, регистрационный код МВИ по Федеральному реестру ФР.1.31.2009.06524).

Недостаток известного способа - низкая специфичность, не позволяющая определить источники получения органических кислот и установить аутентичность или фальсификацию анализируемого объекта.

Техническим результатом предлагаемого способа является получение ранее неизвестных характеристик органических оксикислот, основанных на определении различия в содержании ¹³С изотопа в указанных органических соединениях в зависимости от их происхождения. Предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность анализа на 90%.

Это достигается тем, что способ определения происхождения органических оксикислот в винах и сокосодержащих напитках характеризуется тем, что из пробы вина или сокосодержащего напитка путем обработки холодом в присутствии 0,1 N HCl осаждают соли винной кислоты, образовавшийся осадок собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³С/¹²С для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты, в оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH, равной 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°С, охлаждают до температуры 4°С, выдерживают при этой температуре в течение 24 часов, образовавшийся осадок, содержащий соли бария органических оксикислот, осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH, равной 7, высушивают, высушенный осадок солей бария органических оксикислот подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением распространенностей стабильных изотопов ¹³С/¹²С и их соотношений, сравнивают полученные количественные характеристики и характеристики контрольных образцов и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот.

Способ осуществляют следующим образом.

В коническую колбу вместимостью 200 см³ помещают 150 см³ вина или сокосодержащего напитка, при величине pH выше 3 добавляют 0,1 N HCl до величины pH, равной 3, выдерживают при температуре от 0 до минус 2°С в течение 24 часов. Образовавшийся осадок солей винной кислоты собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³С/¹²С для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты. В оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH, равной 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°С, охлаждают до температуры 4°С, выдерживают при этой температуре в течение 24 часов. Образовавшийся осадок, содержащий соли бария органических оксикислот, осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH, равной 7, высушивают. Высушенный осадок солей бария органических оксикислот подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением распространенностей стабильных изотопов ¹³С/¹²С и их соотношений, сравнивают полученные количественные характеристики и характеристики контрольных образцов и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей винной кислоты, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V Advantage, следующего вида:

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 винной кислоты, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании солей бария органических оксикислот, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1):

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 соли бария органических оксикислот, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Для калибровки готовят контрольные водные растворы, содержащие 6,0 г/дм³ органических оксикислот различного происхождения: органические оксикислоты из винограда, органические оксикислоты невиноградного происхождения. Приготовленные смеси используют для верификации всей схемы пробоподготовки и измерения изотопных характеристик органических оксикислот, полученных из различных видов сырья. Причем изотопные характеристики углерода (δ¹³С, ⁰/₀₀) всех контрольных образцов органических оксикислот различного происхождения должны быть предварительно определены.

Изотопные характеристики углерода солей винной кислоты, а также углерода солей бария органических оксикислот являются показателями квалификации органических оксикислот в винах и сокосодержащих напитках. Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольных смесей, состоящих из органических оксикислот различного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого вина или сокосодержащего напитка и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот в них.

Полученные количественные изотопные характеристики углерода солей винной кислоты, углерода солей бария органических оксикислот для каждого анализируемого образца сравнивают со значениями δ¹³С, не превышающими (-21)⁰/₀₀ для органических оксикислот, полученных из винограда, и со значениями δ¹³С, превышающими (-14)⁰/₀₀ для органических оксикислот невиноградного происхождения, и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот.

Пример 1. (Контроль).

В коническую колбу вместимостью 200 см³ помещают 150 см³ водного раствора смеси органических оксикислот, полученных из винограда (по 0,25 г винной, яблочной, молочной, лимонной кислот), добавляют 1-2 см³ 1 М КОН, выдерживают при температуре от 0 до минус 2°С в течение 24 часов. Образовавшийся осадок солей винной кислоты собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³C/¹²C для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты. В оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH, равной 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°С, охлаждают до температуры 4°С, выдерживают при этой температуре в течение 24 часов. Образовавшийся осадок, содержащий соли бария органических оксикислот, осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH, равной 7, высушивают. Высушенный осадок солей бария органических оксикислот подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением соотношений стабильных изотопов ¹³С/¹²С.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей винной кислоты, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V Advantage следующего вида:

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 винной кислоты, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании солей бария органических оксикислот, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1):

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 солей бария органических оксикислот, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Результаты измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1
Характеристика изотопного состава углерода органических оксикислот, полученных из винограда
Величина δ13С (0/00)
Суммарный углерод солей винной кислоты	Суммарный углерод солей бария органических оксикислот
-21,7	-21,8
-21,9	-21,8
-21,8	-21,9

Изотопные характеристики суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот являются показателями квалификации органических оксикислот и природы их происхождения.

По значениям количественных изотопных характеристик суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария остальных органических оксикислот, не превышающим (-21)⁰/₀₀, судят о наличии органических оксикислот виноградного происхождения.

Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольного образца смеси органических оксикислот, полученных из винограда, сопоставляют с результатами анализируемого вина или сокосодержащего напитка и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот в них.

Пример 2 (контроль).

Способ осуществляют аналогично примеру 1, только используют в качестве контрольного образца водный раствор смеси органических оксикислот невиноградного происхождения (по 0,25 г винной, яблочной, молочной, лимонной кислот):

Результаты представлены в табл.2.

Таблица 2
Характеристика изотопного состава углерода органических оксикислот невиноградного происхождения
Величина δ13С (0/00)
Суммарный углерод солей винной кислоты	Суммарный углерода солей бария органических оксикислот
-13,5	-13,9
-13,6	-13,1
-13,8	-13,4

Изотопные характеристики суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот являются показателями квалификации органических оксикислот и природы их происхождения.

По значениям количественных изотопных характеристик суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария остальных органических оксикислот, превышающим (-14)⁰/₀₀, судят о наличии органических оксикислот невиноградного происхождения.

Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольного образца органических оксикислот невиноградного происхождения, сопоставляют с результатами анализируемого вина или сокосодержащего напитка и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот в них.

Пример 3.

В коническую колбу вместимостью 200 см³ помещают 150 см³ белого столового вина, полученного без добавления органических оксикислот, при величине pH выше 3 добавляют 0,1 N HCl до величины pH, равной 3, выдерживают при температуре от 0 до минус 2°С в течение 24 часов. Образовавшийся осадок солей винной кислоты собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³C/¹²C для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты. В оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH, равной 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°С, охлаждают до температуры 4°C, выдерживают при этой температуре в течение 24 часов. Образовавшийся осадок, содержащий соли бария органических оксикислот, осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH, равной 7, высушивают. Высушенный осадок солей бария органических оксикислот подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением соотношений стабильных изотопов ¹³С/¹²С.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей винной кислоты, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V Advantage следующего вида:

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 винной кислоты, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании солей бария органических оксикислот, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1):

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 солей бария органических оксикислот, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Результаты измерений приведены в таблице 3.

Таблица 3
Характеристика изотопного состава углерода органических оксикислот в белом столовом вине без добавления органических оксикислот
Величина δ13С (0/00)
№ примера	Суммарный углерод солей винной кислоты	Суммарный углерод солей бария органических оксикислот
3	-22,1	-22,5

Изотопные характеристики суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот являются показателями квалификации органических оксикислот и природы их происхождения.

Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольного образца смеси органических оксикислот, полученных из винограда, сопоставляют с результатами анализируемого вина и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении в нем органических оксикислот.

По разнице в значениях количественных изотопных характеристик суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот для каждого анализируемого образца, не превышающей 2⁰/₀₀, по сравнению со значениями δ¹³С, приведенными в таблице 1, судят о наличии органических оксикислот виноградного происхождения.

Пример 4.

Способ осуществляют аналогично примеру 3, только используют в качестве образца белое столовое вино с внесенной смесью органических оксикислот невиноградного происхождения в количестве 2,0 г/дм³.

Результаты измерений представлены в таблице 4.

Таблица 4.
Характеристика изотопного состава углерода органических оксикислот в белом столовом вине с добавлением органических оксикислот невиноградного происхождения
Величина δ13С (0/00)
№ примера	Суммарный углерод солей винной кислоты	Суммарный углерод солей бария органических оксикислот
4	-17,3	-17,1

Превышение на 2⁰/₀₀ значений δ¹³С по сравнению со значениями δ¹³С, приведенными в таблице 1, свидетельствует о наличии в анализируемом образце органических оксикислот невиноградного происхождения.

Пример 5.

В коническую колбу вместимостью 200 см³ помещают 150 см³ напитка, приготовленного на основе виноградного сока без добавления органических оксикислот, при величине pH выше 3 добавляют 0,1 N HCl до величины pH, равной 3, выдерживают при температуре от 0 до минус 2°С в течение 24 часов. Образовавшийся осадок солей винной кислоты собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³С/¹²С для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты. В оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH, равной 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°С, охлаждают до температуры 4°С, выдерживают при этой температуре в течение 24 часов. Образовавшийся осадок, содержащий соли бария органических оксикислот, осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH, равной 7, высушивают. Высушенный осадок солей бария органических оксикислот подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением соотношений стабильных изотопов ¹³С/¹²С.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании осадка солей винной кислоты, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1), включенную в программное обеспечение для масс-спектрометра Delta V Advantage следующего вида:

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 винной кислоты, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Характеристики изотопного состава углерода диоксида углерода, полученного при сжигании солей бария органических оксикислот, относительно международного углеродного стандарта V-PDB определяют в относительных единицах δ¹³С (⁰/₀₀), используя формулу (1):

$${\delta }^{13}C=\left(R_{обр}/R_{ст}-1\right)\cdot 1000\left({}^0/{}_{00}\right),\left(1\right)$$

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 солей бария органических оксикислот, и международного углеродного стандарта V-PDB, соответственно.

Результаты измерений приведены в таблице 5.

Таблица 5
Характеристика изотопного состава углерода органических оксикислот в напитке, приготовленном на основе виноградного сока, без добавления органических оксикислот
Величина δ13С (0/00)
№ примера	Суммарный углерод солей винной кислоты	Суммарный углерод солей бария органических оксикислот
5	-21,9	-22,3

Изотопные характеристики суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот являются показателями квалификации органических оксикислот и природы их происхождения.

Полученные отношения распространенностей стабильных изотопов ¹³С и ¹²С контрольного образца смеси органических оксикислот, полученных из винограда, сопоставляют с результатами анализируемого сокосодержащего напитка и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении в нем органических оксикислот.

По разнице в значениях количественных изотопных характеристик суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот для каждого анализируемого образца, не превышающей 2⁰/₀₀, по сравнению со значениями δ¹³С, приведенными в таблице 1, судят о наличии органических оксикислот виноградного происхождения.

Пример 6.

Способ осуществляют аналогично примеру 5, только используют в качестве образца напиток, приготовленный на основе виноградного сока, с внесенной смесью органических оксикислот невиноградного происхождения в количестве 2,0 г/дм³.

Результаты измерений представлены в таблице 6.

Таблица 6
Характеристика изотопного состава углерода органических оксикислот в напитке, приготовленном на основе виноградного сока, с добавлением органических оксикислот невиноградного происхождения
Величина δ13С (0/00)
№ примера	Суммарный углерод солей винной кислоты	Суммарный углерод солей бария органических оксикислот
6	-17,5	-17,7

Превышение на 2⁰/₀₀ значений δ¹³С, по сравнению со значениями δ¹³С, приведенными в таблице 1, свидетельствует о наличии в анализируемом образце органических оксикислот невиноградного происхождения.

Сравнение изотопных характеристик углерода показало, что разница в значении изотопных характеристик δ¹³С (⁰/₀₀) суммарного углерода солей винной кислоты, суммарного углерода солей бария органических оксикислот между контролем и анализируемым образцом не должна превышать 2⁰/₀₀, а разница этих значений для каждого анализируемого образца не должна превышать 0,5⁰/₀₀. Значения разницы, превышающие эти показатели, подтверждают наличие в образце органических оксикислот невиноградного происхождения. Предлагаемый способ позволяет повысить точность и достоверность анализа на 90%.

Способ определения происхождения органических оксикислот в винах и напитках, характеризующийся тем, что из пробы вина или напитка путем обработки холодом в присутствии 0,1 н. HCl осаждают соли винной кислоты, образовавшийся осадок собирают и подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением отношения стабильных изотопов ¹³С/¹²С для получения суммарной изотопной характеристики винной кислоты, в оставшуюся надосадочную жидкость добавляют 1 М NaOH до величины pH 9, добавляют 10 см³ 1 М BaCl₂, нагревают до температуры 60°C, охлаждают до температуры 4°C, выдерживают при этой температуре в течение 24 ч, образовавшийся осадок, содержащий соли бария оставшихся оксикислот, осаждают центрифугированием, промывают дистиллированной водой до величины pH 7, высушивают, высушенный осадок солей бария органических оксикислот подвергают изотопному масс-спектрометрическому анализу с установлением распространенностей стабильных изотопов ¹³С/¹²С и их соотношений, сравнивают полученные количественные характеристики с значениями δ¹³С, не превышающими -21 ⁰/₀₀ для органических оксикислот, полученных из винограда, и со значениями δ¹³С, превышающими -14 ⁰/₀₀ для органических оксикислот невиноградного происхождения, и по степени совпадения или отклонения судят о происхождении органических оксикислот.