Визначення додаткових показників якості та безпеки виноробної та безалкогольної продукції

УДК 663.269.004.12
Т.А. Жилякова, к.т.н.,
Н.І. Арістова, к.т.н., старший науковий співробітник науково-аналітичної лабораторії,
Є.В. Дернова, старший науковий співробітник відділу економіки, інтелектуальної власності та стандартизації,
Ю.Л. Ольхова, старший науковий співробітник відділу економіки, інтелектуальної власності та стандартизації,
І.П. Гусєва, провідний інженер відділу економіки, інтелектуальної власності та стандартизації,
Г.П. Зайцев, хімік-аналітик випробувального центру «Магарач».
Національний інститут винограду і вина «Магарач»

ВИЗНАЧЕННЯ ДОДАТКОВИХ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ТА БЕЗПЕЧНОСТІ ВИНА ТА БЕЗАЛКОГОЛЬНОЇ ПРОДУКЦІЇ

Розроблено та апробовано методи визначення органічних кислот, синтетичних підсолоджувачів, барвників у винах і виноматеріалах, безалкогольних напоях за допомогою високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ).

Ключові слова: вина, виноматеріали, безалкогольні напої, органічні кислоти, барвники, підсолоджувачі, високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ).

Інтеграція України у світову економіку через членство у Світовій організації торгівлі (СОТ) зобов’язує її відповідати вимогам цієї організації в усіх аспектах співпраці, включаючи сучасні методи контролю якості та безпеки виноробної продукції [1].
Для забезпечення якості результатів випробувань лабораторії промислових і контролюючих органів повинні бути забезпечені вимірювальною технікою (MVI), що відповідає вимогам міжнародних стандартів. Застосування в Україні нових методів та використання існуючих відносно нових об’єктів дослідження на основі сучасних інструментальних експрес-методів оцінки якості вин, виноматеріалів, алкогольних і безалкогольних напоїв, їх безпечності та ідентифікації, а також отримання точних даних забезпечить споживачеві гарантії якості споживаної продукції та захистить внутрішній ринок від неякісної імпортної продукції.
У даній роботі представлено результати аналізу органічних кислот, синтетичних підсолоджувачів, барвників у винах, виноматеріалах і безалкогольних напоях методом високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ) з використанням рідинного хроматографа Agilent Technologies (США).
За кордоном ВЕРХ успішно використовують для контролю якості харчових продуктів [2-5]. Популярність ВЕРХ пов'язана з можливістю поєднання двох процесів: розділення суміші речовин, а якщо відома чутливість детектора, то кількісного визначення окремих речовин, що розділяються в колонці. Перевага ВЕРХ полягає в тому, що вона дозволяє визначати речовини при температурі навколишнього середовища, тоді як газова хроматографія вимагає високих температур, при яких деякі речовини можуть розкладатися, а також дозволяє досліджувати нелеткі компоненти. Використання ВЕРХ дозволяє значно скоротити час аналізу, що є перспективним для розробки експрес-аналізів винної та безалкогольної продукції.
У НІВіВ «Магарач» раніше проводились дослідження з визначення показників якості виноробної продукції різними методами, зокрема хроматографією [6-9].
У зв’язку з оснащенням випробувального центру «Магарач» сучасним аналітичним обладнанням фірми Agilent Technologies (США) для ВЕРХ-аналізу компонентів виноробної продукції, а також речовин, які є харчовими добавками, а також ідентифікації контрафактної продукції в Україні виникла необхідність адаптації та вдосконалення запропонованих виробником приладу ВЕРХ варіантів методик для алкогольної та безалкогольної продукції.

Метою цих досліджень була адаптація та випробування методів визначення органічних кислот, синтетичних підсолоджувачів та барвників у винах, виноматеріалах та безалкогольних напоях методом ВЕРХ за допомогою рідинного хроматографа Agilent 1100 фірми Agilent Technologies (США).

Об’єктами дослідження були зразки вин, виноматеріалів та безалкогольних напоїв, вироблених на підприємствах України. Визначення органічних кислот (яблучної, винної, лимонної, шикімової, оцтової, молочної, янтарної, фумарової), синтетичних підсолоджувачів і барвників у винах, виноматеріалах, безалкогольних напоях проводили методом ВЕРХ [2, 9]. Математичну обробку отриманих даних проводили за допомогою програм Spline та Excel.
Використання консервантів, синтетичних підсолоджувачів та барвників (харчових добавок) у технології виноробства, алкогольних та безалкогольних напоїв регламентується в Україні та ЄС відповідними нормативними документами [1, 10], а допустимі рівні визначаються МБТ [11]. Серед консервантів у виноробстві допускається використання сорбінової кислоти, але не допускається застосування синтетичних підсолоджувачів і барвників.
Використання інтенсивних підсолоджувачів заборонено під час виробництва алкогольних напоїв відповідно до Регламенту ЄС № 1576/89 «Про загальні правила визначення, позначення та представлення алкогольних напоїв». У Франції дозволені три інтенсивні підсолоджувачі: аспартам, ацесульфам К і сахарин з його різними солями.
Синтетичні підсолоджувачі виробляються в основному методами органічного синтезу. Аспартам — метиловий ефір N-L-L-аспартил-L-фенілаланіну, білий кристалічний порошок, який характеризується відносно низькою стійкістю до рН, температури та умов зберігання, що створює певні проблеми в технології його використання. Підвищення температури (вище 25°С) призводить до розкладання аспартаму, тому додавати його в продукти, що вимагають кип'ятіння, не допускається. Ацесульфам К – представник гомологічного ряду діоксидів оксатіацинону, білий кристалічний порошок, негігроскопічний, стійкий до зберігання. Водні розчини ацесульфаму К характеризуються термо- та кислотостійкістю, за цими показниками вигідно відрізняються від сахарози. Продукти, підсолоджені ацетосульфамом K, можна стерилізувати. Сахарин - о-сульфобензимід, малорозчинний у воді. Натрієві або калієві солі сахарину використовують для підсолоджування страв. Синтетичні підсолоджувачі, на відміну від натуральних, потребують більш жорстких критеріїв гігієнічної безпеки та встановлення допустимих обсягів споживання [12].
Для контролю вмісту вищевказаних компонентів у винах, виноматеріалах і суслі МОВВ [2] рекомендує методи ферментативного аналізу, ВЕРХ і капілярного електрофорезу (органічні кислоти), спектрофотометрії і капілярного електрофорезу (сорбінова кислота), ВЕРХ (консерванти), тонкошарової хроматографії (харчові добавки - барвники і підсолоджувачі), фіксації на шерсті. (барвники). Методи виділення та ідентифікації синтетичних барвників засновані на фіксації цих барвників на вовні з наступним визначенням методом ТШХ або паперової хроматографії. Такі визначення вимагають багато часу, не завжди забезпечують відокремлення двох речовин одного кольору одна від одної і неефективні для кількісного аналізу. Так, за допомогою паперової хроматографії або тонкошарової хроматографії неможливо розділити два дуже схожі за своєю природою барвники: помаранчевий S (E 110), який дозволено додавати, і помаранчевий GGN (E 111), який заборонений до використання. Натомість ВЕРХ забезпечує як розділення, так і кількісне визначення барвників [13, 14]. Тому ми обрали метод аналізу ВЕРХ як здатний швидко та точно визначити кількісно декілька однорідних компонентів складу виноробної продукції, алкогольних та безалкогольних напоїв одночасно.
Метод ВЕРХ визначення органічних кислот заснований на здатності органічних кислот розділятися за допомогою хроматографічної колонки, заповненої сорбентом на основі катіонообмінного полімеру в потоці елюенту. Після адсорбції кислот з проби їх вимивають з колонки більш сильною - 0,1% ортофосфорною кислотою - і визначають масову концентрацію за допомогою спектрофотометричного детектора.
Метод ВЕРХ визначення консервантів і підсолоджувачів заснований на їх розділенні на хроматографічній колонці, заповненій сорбентом на основі кремнезему. Після адсорбції кислот з проби їх вимивають з колонки елюентом на основі дигідрофосфату калію та ацетонітрилу з рН 3,20 і визначають масову концентрацію за допомогою спектрофотометричного детектора.
Метод ВЕРХ для визначення синтетичних барвників здійснюється прямим введенням зразка в колонку з нерухомою фазою, такою як діоксид кремнію, за допомогою градієнтної роздільної хроматографії з оберненою фазою з визначенням за допомогою спектрофотометричного детектора у видимій області спектру при довжинах хвиль 430 нм для жовтого, 480 нм для оранжевого, 520 нм для червоного та 630 нм для синіх барвників. При адаптації методів для ВЕРХ визначення компонентів ми досягли як хорошого розділення досліджуваних компонентів, так і відтворюваності методів протягом тривалого часу при використанні однієї колонки.
Серед параметрів градієнтної хроматографії, які пов’язані з розділювальною здатністю колонки, основними є тип сорбенту та його зернистість, розміри колонки, швидкість потоку елюенту, тип і характеристики рухомої фази (склад, рН-фактор), швидкість і тип градієнта рухомої фази, об’єм зразка. Робочою колонкою для методу визначення органічних кислот була обрана колонка Supelcogel-C610H розміром 7,8 мм х 300 мм, заповнена катіонообмінним полімерним сорбентом з розміром зерна 9,0 мкм. Швидкість потоку елюенту 0,5 см3/хв. і об'ємом зразка 5 мкл. Хроматограма зразка білого столового вина Ркацителі представлена ​​на рис. 1.
Як робочу колонку для методики визначення підсолоджувачів використовували хроматографічну колонку ZORBAX SB-C18 розмірами 2,1 х 150 мм, заповнену октадецилсилильним сорбентом з розміром зерен 3,5 мкм.

Рис. 1. Хроматограма органічних кислот білого столового вина Ркацителі (колонка «Supelcogel-C610H»)

Рис. 3. Хроматограма калібрувального розчину жовтого та оранжевого синтетичних барвників

Рис. 2. Хроматограма калібрувального розчину сахарину, аспартаму та ацесульфаму-К.

Рис. 5. Хроматограма калібрувального розчину синього синтетичного барвника

Швидкість потоку елюенту 0,4 см3/хв. і об'єм зразка 2 мкл. Хроматограма калібрувального розчину підсолоджувача наведена на рис. 2.
Як робочу колонку для методу визначення барвника обрано стаціонарну фазову кремнеземну колонку “ZORBAX” SB-C18 розміром 4,6 х 150 мм, заповнену октадецилсилильним сорбентом із розміром зерен 3,5 мкм. Швидкість потоку елюенту становить 1,5 ем3/хв. і об'ємом зразка 5 мкл. Результати розділення барвника за допомогою цієї колонки показані на рис. 3-5.
Нижче наведено оптимізовані режими та параметри ВЕРХ-розділення досліджуваних компонентів:

Рис. 6. Хроматограма безалкогольного напою «Дюшес» з додаванням підсолоджувачів

Температура термостата колонки 35 С, рухома фаза: розчин 0,0125 М калію дигідрофосфату з рН 3,20 з об'ємною часткою ацетонітрилу 15%;
- барвники синтетичні: робоча колонка «ZORBAX» SB-C18 (довжина 150 мм, ширина 4,6 мм, зернистість 3,5 мкм). Швидкість потоку елюенту становить 1,5 см3 за хвилину. з об'ємом проби 5 мкл. Температура термостата колонки 40°С, рухомі фази: А - водний розчин 0,01 М натрію дигідрофосфату з рН 4,20, який містить 1 мМ тетрабутиламоній дигідрофосфату; Б – ацетонітрил.

Адаптовані методики визначення органічних кислот, синтетичних підкислювачів та барвників апробовано на зразках вин, виноматеріалів та безалкогольних напоїв (табл. 1-3, рис. 1-6).
В результаті досліджень оптимізовано параметри розділення органічних кислот, синтетичних підсолоджувачів і барвників методом ВЕРХ, а також адаптовано методи визначення органічних кислот, консервантів, синтетичних підсолоджувачів і барвників у винах, виноматеріалах і безалкогольних напоях методом ВЕРХ.
Таким чином, адаптовані методики проведення вимірювань (MVI) органічних кислот (яблучної, винної, лимонної, шикімової, оцтової, молочної, бурштинової, фумарової), синтетичних підсолоджувачів і барвників у винах, виноматеріалах, алкогольних і безалкогольних напоях методом ВЕРХ дозволять галузевим лабораторіям якості та випробувальним центрам визначати додаткові показники якості вин, виноматеріалів, алкогольних та безалкогольних напоїв (крім показників, установлених вітчизняними стандартами), а також виявлення фальсифікованої продукції та недопущення її на внутрішній ринок.

Таблиця 1
Масова концентрація органічних кислот (мг/дм3) у пробах столових виноматеріалів із сортів винограду Аліготе (А) та Ркацителі (П) методом ВЕРХ

Таблиця 2
Масова концентрація синтетичних підсолоджувачів (мг/дм3) у зразках безалкогольних напоїв

Таблиця 3
Масова концентрація синтетичних барвників (г/дм3) у пробі безалкогольного напою

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Ще почитати:

Міжнародні відносини о найменуванні шампанського та хереса

В чому різниця між шампанським, просеко та ігристим вином?

Отримання червоних ігристих вин пляшковим способом з винограду перспективних сортів

Ігристі вина

Токайські вина

У нашому блозі «Приватна Марка» багато цікавого контенту: новинки ринку виноробства, крафтові рецепти наших технологів, влоги на різні теми. Дистиляція, крафтові винокурні, виробництво крафтового сидру, крафтовий квас, рецептура сидру, виробництво крафтових напоїв за нашими рецептами, виробництво спирту в промислових масштабах. Це та багато іншого цікавого у блозі «Приватна Марка Україна» та мережі магазинів «Винороб».

Наприклад, ви вирішили відкрити сироварню, ковбасний цех або почати пекти крафтовий хліб — welcome! Ми завжди допоможемо: надамо рецептуру, забезпечимо всі витратні матеріали, відправимо нашого технолога, складемо технологічну карту, встановимо все обладнання, сертифікуємо виробництво, відкриємо для вас завод з нуля, виноробні, цехи, виноградники, налагодимо готовий продукт із виходом на ринок. Ми — компанія повного циклу: маємо багато представництв по всьому світу. Потрібна склотара, склобанки, медичний посуд, лабораторний посуд чи лабораторне обладнання — звертайтеся! У наших складах понад 900 тис. найменувань товарів та обладнання. Звертайтеся, не вагайтеся! Не важливо, де ви знаходитесь — у СНД, Європі, Америці чи Азії: ми маємо великий досвід. Privatna Marka йде в ногу з технологіями та інноваціями. Ми 20 років на ринку та відправили понад 1 млн посилок своїм клієнтам. Втілили багато креативних проєктів. Відкрили низку підприємств харчової промисловості, а також у непродовольчій та продовольчій групах технічних виробів. Втілили 147 комерційних проєктів у країнах СНД. Виробляємо 70 видів продукції власного виробництва в Україні, Німеччині та Китаї. У блозі ще більше цікавого та корисного.

Консультації за тел. +380 (67) 440-70-90
https://privatnamarka.com/
https://www.instagram.com/privatnamarka?igsh=MWt0NzNxbHJrbXh4ZQ==\
https://www.facebook.com/Privatnamarka
https://youtube.com/@privatnamarkacom?si=P5RH_spetEP3x_RQ\