Автореферат (1152334), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Полученные результаты могут быть использованы для целей идентификации вискипо сроку выдержки висковых дистиллятов, а также для идентификации виски,произведенных в США. Кроме того, метод УФ-спектрометрии позволил обнаружитьфальсифицированные образцы виски. Абсолютный максимум большинства из них имеетзначение менее 0,180 е.о.п.В четвертой главе «Идентификация виски на основе хроматографическихметодов анализа» представлены результаты исследования виски методамивысокоэффективной жидкостной хроматографии(ВЭЖХ) и газожидкостнойхроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС).Методом ВЭЖХ получены хроматографические профили фенольных соединенийдля исследуемых образцов виски и рассчитаны площади пиков, обнаруженных нахроматограммах большинства образцов. В качестве метода пробоподготовки выбранажидкость-жидкостная экстракция диэтиловым эфиром. Хроматографическое разделениепроводили с использованием колонки HPLC EC 150/46 Nukleozil 100-5 C18, в градиентеконцентрации ацетонитрила от 8 до 40% и скоростью элюирования 1 мл/мин.Типичный хроматографический профиль фенольных соединений виски приуказанных режимах разделения представлен на рисунке 8.Рис.
8 Типичный хроматографический профильполученный методом ВЭЖХфенольных соединенийвиски,Обработка и обобщение результатов хроматографического анализа позволилиустановить, что соотношение площадей и высот пиков №3 и №4 со временами удержания4,1 и 6,1 мин, соответственно, наглядно демонстрируют различия между «солодовым» и«купажированным» виски (рисунок 9).У купажированного виски доля площади пика №4 в сумме площадей 2-х пиков (№3и №4) составляет от 9 до 58%, у солодового – от 62 до 99%.
И, наоборот, доля площадипика №3 в общей сумме площадей анализируемых пиков у купажированного вискисоставляет от 42 до 91%, у солодового – от 1 до 38%.Выявленная зависимость позволяет проводить идентификацию типа виски посырьевому происхождению висковых дистиллятов - важному ценообразующему фактору.12Рис.
9 Типичные фрагменты хроматографических профилей фенольных соединенийсолодового и купажированного виски до 10 минуты анализаДля целей идентификации применим и другой участок хроматограммы – от 13 до18 минуты анализа. Три пика, разделяющиеся на данном участке, №6, №7 и №8 имеютхорошо прослеживаемую зависимость интенсивности площади от продолжительностивыдержки висковых дистиллятов (рис. 10).Рис.
10 Типичные фрагменты хроматографических профилей виски с минимальноустановленным сроком выдержки (3 года) и виски, выдержанного 12 лет, от 13 до 18 минанализаОбобщение данных по шотландскому виски позволило установить диапазоныварьирования суммы площадей пиков №6, №7, №8 в зависимости от срока выдержкивисковых дистиллятов:- от 200 до 1000 мВ*с – у виски с выдержкой от 3 до 10 лет;- от 1000 до 7000 мВ*с – у виски с выдержкой более 12 лет.Также обнаружено, что у фальсифицированных образцов виски отсутствуют пикина исследуемом отрезке хроматограммы.13В качестве методического подхода, обеспечивающего надежность и экономичностьидентификации целевых компонентов, был предложен анализ спектральных отношений.Для этих целей были выбраны наиболее информативные по интенсивности поглощениядлины волн: 210 и 280 нм.
Спектральное отношение S210/280 является устойчивойхарактеристикой, независящей от концентрации вещества в растворе, что позволяет ееиспользовать в качестве критерия идентификации конкретного компонента.Наглядно разница в спектрах на указанных длинах волн для пиков целевыхкомпонентов представлена на рисунке 11.Рис. 11 Хроматограммы виски, полученные на длинах волн 210 и 280 нмСпектральные отношения площадей пиков на длинах волн 210 и 280 нмпредставлены в таблице 2.Таблица 2 Спектральные отношения площадей пиков на длинах волн 210 и 280 нмПоказательВремяудерживания, минS210/S280Пик №34,10,28-0,30Пик №46,10,14-0,15Пик №613,30,51-0,53Пик №715,50,18-0,20Пик №817,72,73-2,75Методом газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией (ГХ-МС)исследован вклад отдельных летучих компонентов в решение задач ассортиментнойидентификации виски.
Получены типичные хроматографические профили летучихкомпонентов для образцов виски, отличающихся регионом происхождения,продолжительностью выдержки и составом дистиллятов по сырьевому признаку.Для проведения исследования использовали: хроматограф «Кристалл -2000М»,ПИД, капиллярную колонку ZEBRON ZB-FFAP (l 30 м, d 0,32 мм, h 0,25 мкм).Экспериментальным путем были подобраны оптимальные режимы для разделениякомпонентов: t испарителя 2300С; t детектора 2500С; деление потока 1:32; t колонки от 45до 2300С (увеличение t с 5- ой минуты анализа на 80С/мин); давление газа-носителя (азота)от 70 до 100кПа (увеличение давления с 20 минуты на 20кПа/мин).
Образцы вискивводили с помощью автосемплера в нативном виде. Объем пробы 1 мкл.Хроматографические профили виски всех образцов на 1-8 минутах анализасодержат одинаковое количество пиков. Причем самую высокую интенсивность пиков,14характеризующую концентрацию компонентов, на данном отрезке имеют американскиевиски. Для шотландских образцов виски характерны пики средней интенсивности, дляирландских – низкой. Такие тенденции подтверждают особенности производства виски вкаждой из стран, связанные, прежде всего, с подготовкой сырья, количеством перегонок,типом бочек, используемых для выдержки висковых дистиллятов.В изученных образцах было обнаружено 63 индивидуальных вещества,характерных для виски.
Наличие в составе виски дистиллята, полученного на основесолода, хорошо обнаруживается по содержанию фенилэтилового спирта: в солодовыхвиски его концентрация в 2,5 раза выше, чем в купажированных. Для ирландских вискихарактерно пониженное содержание фенилэтилового спирта, чем для шотландских. Втаблице 3 представлены диапазоны варьирования площади пика (в мВ*с) фенилэтиловогоспирта в различных образцах шотландского и ирландского виски.Таблица 3 Сравнительная количественная характеристика содержания фенилэтиловогоспирта в различных образцах вискиСтрана происхожденияДиапазоны варьирования площади пикавискифенилэтилового спирта, мВ*сСолодовый вискиКупажированный вискиШотландия48,9 – 189,23,0-51,7Ирландия13,2 – 81,53,2 – 15,3При увеличении продолжительности выдержки висковых дистиллятов вшотландских и ирландских виски повышается концентрация этилацетата, 1,2метилбутанола, изоамилового спирта, этилового эфира каприновой кислоты и уксуснойкислоты (таблица 4).Таблица 4 Диапазоны варьирования количественных характеристик некоторыхкомпонентов виски в зависимости от срока выдержки висковых дистиллятовКомпонентДиапазоны варьирования площади пика,ВероятностьмВ*сопределенияВиски с выдержкойВиски с выдержкой срока выдержки,%от 3 до 10 лет12 лет и болееЭтилацетат1,2-метилбутанолИзоамиловый спиртЭтиловыйэфиркаприновой кислотыУксусная кислота2,4-69,914,4-75,550,9-240,32,7-10,375,2-250,277,5-455,3249,1-1280,510,3-68,6797575796,7-38,245,9-691,984В образцах виски, выдержанных 16 лет и более, высокие значения имеютконцентрации таких компонентов, как фурфурол и виски-лактон.Состав летучих компонентов виски зависит также от региональных особенностейтехнологии.
Так, концентрации ацетальдегида, этилацетата, метанола и изоамиловогоспирта в американских образцах виски гораздо выше, чем в шотландских. Самым низкимсодержанием указанных компонентов отличаются ирландские виски. В американскихвиски не обнаружены этиллактат, каприловая и каприновая кислотыКонцентрации исследуемых компонентов в фальсифицированных образцах гораздониже, чем в подлинных. Такие соединения, как этиллактат и уксусная кислота, вфальсифицированных образцах отсутствуют полностью.Таким образом, метод ГХ-МС позволяет идентифицировать виски сразу понескольким ассортиментным признакам - составу дистиллятов, сроку выдержки, регионупроизводства, а также выявить грубофальсифицированную продукцию.15Экспериментальные данные, полученные в работе, позволяют оценитьпреимущества и недостатки отдельных физико-химических методов, а такжеэффективность их использования для решения задач идентификации виски.Сравнительная характеристика методов, использованных для идентификации виски в 3 и4 главах, представлена в таблице 5.Обобщениерезультатовэкспериментальногоисследованияпозволилосформулировать рекомендации по совершенствованию национальных техническихтребований к виски с целью предупреждения его фальсификации.
В качестве показателейидентификации, определение которых необходимо при подозрении грубойфальсификации виски, целесообразно использовать:- удельную электропроводность, мкСм/см, не более;- окислительно-восстановительный потенциал, мВ, не менее;- общее содержание фенольных соединений в пересчете на галловую кислоту, неменее 1 г/дм3.Данные показатели позволяют эффективно и достаточно точно выявлятьгрубофальсифицированную продукцию.В пятой главе «Разработка комплексного подхода к идентификации виски сиспользованием инструментальных и статистических методов анализа» с цельюобоснования комплекса физико-химических показателей, совместное использованиекоторых позволяет повысить надежность результатов определения идентификационныхпризнаков виски, применен метод дискриминантного анализа. Схема проведенияисследования на данном этапе работы представлена на рисунке 12. На основесовокупности исследованных показателей была построена матрица парныхкоэффициентов корреляции и выбраны показатели, имеющие существеннуюкорреляционную связь с основными ассортиментными признаками виски.
Выбранныепоказатели легли в основу дискриминантного анализа.Рис. 12 Схема исследования виски с применением метода дискриминантного анализа16Таблица 5 Сравнительная характеристика эффективности использованных физико-химических методов для целей идентификации виски№п/пМетодИзмеряемыепоказатели1231.Электрохимическиеметоды2.Спектрофотометрическийметод определенияобщего содержанияфенольных соединенийУдельнаяэлектропроводностьОкислительновосстановительныйпотенциалОбщеесодержаниефенольных соединенийвпересчетенагалловуюкислоту(показательФолинаЧокальтеу)Доминирующаяволны (λ);3.Спектральные методыопределения цветовыххарактеристикВозможности применения дляподтверждения подлинностиВероятностьИдентифицируемыеустановленияпризнакипризнака, %45100Грубая1)фальсификация2)3)Грубая1004)фальсификацияГрубаяфальсификация100Срок выдержки78длина Срок выдержки70Регион производстваИнтенсивность цвета (I);Регион производстваКоордината L*;Координата a*;Координата b*;Насыщенность (S);Цветовой тон (Н);Желтизна (G).Срок выдержкиСрок выдержкиСрок выдержкиСрок выдержкиСрок выдержкиСрок выдержки71628280797579715.УФ-спектрометрияСпектры поглощения,оптическая плотностьна длине волны 200 нмСрок выдержки92Грубаяфальсификация10017ПреимуществаНедостатки671) экспрессность2) мобильность3) низкая стоимость анализа4) отсутствие пробоподготовкинеподходитфальсификациипризнаковдлявыявленияассортиментных1)нетребуетдорогостоящегооборудования2) позволяет работать с малымиколичествами образца1) трудоемкость пробоподготовки2)необходимостьприменениядорогостоящих реактивов1) не требуют пробоподготовки2) экспрессность анализа3) простота проведения измерений4) относительно невысокая стоимостьсерийных испытаний5) высокая воспроизводимость данных1)невозможностьвыявленияконтрафактных образцов2)необходимостьнакоплениястатистической базы данных дляповышения надежности критериевидентификации1) не требует пробоподготовки2) экспрессность анализа3) простота проведения измерений4) невысокая стоимость серийныханализов5) высокая надежность критериев6) высокая воспроизводимость данных7) возможность использовать УФспектры в качестве метода «отпечатковпальцев»необходимостьнакоплениястатистической базы данных дляповышения надежности критериевидентификацииПродолжение таблицы 5126Высокоэффективнаяжидкостнаяхроматография(ВЭЖХ)7Газожидкостнаяхроматография всочетании с массспектрометрией (ГХМС)34567Площадь пика:Соотношение пиков на4 и 6 минутахСумма трех пиков(13,15, 17 мин)Тип виски посырьевому признаку98возможность разделить сложную смесьна индивидуальные компоненты иоценить вклад каждого компонента врезультаты идентификацииПлощадь пикафенилэтилового спиртаПлощадь пикаэтилацетатаПлощадь пика 1,2метилбутанолаПлощадь пикаизоамилового спиртаПлощадь пикаэтилового эфиракаприновой кислотыПлощадь пикауксусной кислотыТип виски посырьевому признакуСрок выдержки85Срок выдержки751) необходимость пробоподготовки2) высокая стоимость анализа3) большая продолжительностьанализа4)особыетребованиякквалификации персонала1) высокая стоимость анализа2) большая продолжительностьанализа3) особые требования кквалификации персоналаСрок выдержки75Срок выдержки79Срок выдержкиГрубаяфальсификацияГрубаяфальсификацияВиски США84100Виски США100Площадь пикаэтиллактатаПлощадь пикакаприловой кислотыПлощадь пикакаприновой кислотыСрок выдержки7679100100181) возможность разделить сложнуюсмесь на индивидуальные компонентыиоценить вклад каждого компонента врезультаты идентификации2) отсутствие пробоподготовкиДискриминантный анализ для целей идентификации виски по сроку выдержки висковыхдистиллятов проводили по показателям:- общая концентрация фенольных соединений (FCK);- концентрация фенилэтилового спирта (F);- концентрация изоамилового спирта (IZ);- концентрация 1,2-метилбутанола.Наглядно распределение образцов виски по сроку выдержки висковых дистиллятов на тригруппы в пространстве двух дискриминантных осей представлено на рисунке 13.Общая оценка качества классификации образцов виски по сроку выдержки дистиллятов наоснове выбранных показателей равна 87,5%.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
