ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТРАДИЦИОННЫХ СИДРОВ И ПУАРЕ МЕТОДОМ ИЗОТОПНОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК. 663.25 DOI 10.24412/0235-2486-2021-4-0036

Идентификация традиционных сидров и пуаре методом изотопной масс-спектрометрии

Л.А. Оганесянц, д-р техн. наук, профессор, академик РАН;

А.Л. Панасюк, д-р техн. наук, профессор; Е.И. Кузьмина, канд. техн. наук;

Д.А. Свиридов *, канд. техн. наук; М.Ю. Ганин; А.А. Шилкин

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, Москва

Дата поступления в редакцию 21.12.2020 * vniipbivp@fncps.ru

Дата принятия в печать 02.04.2021 © Оганесянц Л.А., Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Свиридов Д.А., Ганин М.Ю., Шилкин А.А., 2021

Реферат

В последнее время сидры и пуаре пользуются повышенным спросом у потребителя, что влечет за собой увеличение случаев фальсификации. В наибольшей степени ей подвержены традиционные сидры и пуаре, технология которых предусматривает использование в качестве сырья исключительно отечественных яблоки и груши без концентрированных соков и сахара. В этом случае наблюдается подмена сидров и пуаре традиционных на одноименные виды продукции, произведенные из восстановленных соков. Эти фальсификаты, как правило, по основным физико-химическим показателям полностью соответствуют требованиям, предъявляемым стандартами. Поэтому применение таких высокочувствительных инструментальных методов, как MALDI-ToF, тандемная масс-спектрометрия, ВЭЖХ, капиллярный электрофорез, не позволяют получить достоверную информацию об использовании восстановленного сока при производстве сидров и пуаре. На сегодняшний день наиболее распространенным способом идентификации продукта, устанавливающим природу происхождения сырья, из которого он произведен, является метод изотопной масс-спектрометрии, который включает в себя анализ водной компоненты. Изотопные характеристики элементов воды могут значительно различаться в зависимости от ее геологической и биохимической природы. В лабораторных условиях ВНИИБПиВП были получены образцы традиционных сидров и пуаре из свежих яблок и груш, а также сидры и пуаре, приготовленные из восстановленных соков. Исследованы показатели 6180 и Ш водной компоненты свежего сусла из яблок и груш, сидров и пуаре, полученных различными способами, а также образцы питьевых вод, используемые для восстановления концентрированных соков. В результате исследований установлено, что значения показателя 6180 водной компоненты для сидров из свежего сырья и для свежего сусла находятся в диапазонах от 4,55 %о до минус 0,86 %о, а сидры, полученные из восстановленного сока, имеют значение данного показателя, близкое к изотопным характеристикам питьевой воды - от минус 8,09 %о до минус 12,99 %о. Таким образом, показатель 6180 в перспективе может являться надежным идентификационным параметром при установлении подлинности традиционных сидров и пуаре.

Ключевые слова

сидр, пуаре, идентификация, водная компонента, изотопная масс-спектрометрия Для цитирования

Оганесянц Л.А., Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Свиридов Д.А., Ганин М.Ю., Шилкин А.А. (2021) Идентификация традиционных сидров и пуаре методом изотопной масс-спектрометрии // Пищевая промышленность. 2021. № 4. С. 55-57.

Traditional siders and perry identification by isotope mass spectrometry

L.A. Oganesyants, Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of RAS; A.L. Panasyuk, Doctor of Technical Sciences, Professor; E.I. Kuz'mina, Candidate of Technical Sciences;

D.A. Sviridov*, Candidate of Technical Sciences; M.Yu. Ganin; A.A. Shilkin

All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow

Received: December 21, 2021 * vniipbivp@fncps.ru

Accepted: April 2, 2021 ©, 2021

Abstract

Ciders and perry have been in high demand among consumers, recently, which has led to an increase in counterfeiting cases. The most susceptible to it are traditional ciders and perry, the technology of which provides for the use of exclusively domestic apples and pears as raw materials without concentrated juices and sugar. In this case, there is a substitution of traditional ciders and perry for products of the same name, made from reconstituted juices. Such counterfeits, as a rule, in terms of basic physical and chemical characteristics, fully comply with the requirements of the standards. Therefore, the use of such highly sensitive instrumental methods as MALDI-ToF, tandem mass spectrometry, HPLC, and capillary electrophoresis does not allow obtaining reliable information on the use of recovered juice in the ciders and perry production. Today, the most common method for identifying a product, establishing the nature of the raw materials origin from which it is produced, is the method of isotope mass spectrometry, which includes the analysis of the water component. Isotopic characteristics of water elements can vary significantly depending on its geological and biochemical nature. Under laboratory conditions, All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry obtained samples of traditional ciders and perries from fresh apples and pears, as well as ciders and perries made from reconstituted juices. The indicators 518O and 5D of the water component of fresh wort from apples and pears, ciders and perries obtained by various methods, as well as drinking water samples used for concentrated juices recovery, have been researched. As a result of the researches, it was found that the value of the 518O indicator of the water component for ciders from fresh raw materials and for fresh wort are in the ranges from 4.55 %o to minus 0.86 %o, and ciders obtained from reconstituted juice have a value of this indicator close to isotopic characteristics of drinking water - from minus 8.09 %o to minus 12.99 %o. Thus, the 518O index in the long term can be a reliable identification parameter in the authentication of traditional ciders and perries.

Key words

cider, perry, identification, water component, isotope mass spectrometry For citation

Oganesyants L.A., Panasyuk A.L., Kuz'mina E.I., Sviridov D.A., Ganin M. Yu., Shilkin A.A. (2021) Traditional siders and perry identification by isotope mass spectrometry // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2021. No. 4. P. 55-57.

ОБОРУДОВАНИЕ И 1Т-ТЕХНОЛОГИИ

Введение. Сидр является популярным напитком во многих странах. Большая часть мирового производства сидра приходится на Францию, Германию, Великобританию, Испанию, Польшу, страны Прибалтики [1, 2]. До недавнего времени в России производство сидров осуществлялось согласно межгосударственным стандартам, которые предполагают помимо свежих яблок использование яблочных концентрированных соков и питьевой воды для их восстановления с целью дальнейшего сбраживания. С 1 сентября 2018 г. вступили в действие национальные стандарты Российской Федерации на новые виды продукции -ГОСТ Р 58011-2017 «Сидры традиционные. Технические условия» и ГОСТ Р 580102017 «Пуаре традиционные. Технические условия», а с 1 сентября 2020 г. ГОСТ Р 58851-2020 «Сидры фруктовые традиционные. Технические условия». Отличительной особенностью таких продуктов является то, что их производство возможно исключительно из свежего яблочного (грушевого для пуаре) сусла, без использования восстановленных соков. Такие сидры и пуаре, с одной стороны, являются продуктами более высокого качества, с другой стороны, производство продукта из свежего сырья обходится производителям значительно дороже. в связи с этим появляется вероятность подмены недобросовестными производителями традиционных сидров и пуаре продуктами, произведенными из восстановленных соков. Такие фальсификаты, как правило, полностью соответствуют по физико-химическим показателям требованиям, предъявляемым стандартами. Существующие сегодня высокочувствительные инструментальные методы (MALDI-ToF, тандемная масс-спектрометрия, ВЭЖХ, капиллярный электрофорез, и т. д.) не могут дать однозначного ответа на вопрос об использовании восстановленного сока в процессе производства сидров и пуаре.

в последние годы для идентификации сырья и установления подлинности продукции все больше внимания уделяется методам изотопной масс-спектрометрии. Изотопы кислорода и водорода несут уникальную информацию о водной компоненте сырья и пищевой продукции, обусловленную геохимическими особенностями региона и биохимическими процессами при формировании растения. Так как при производстве традиционных сидров и пуаре для переработки используется свежее сырье, готовый продукт должен содержать только нативную воду, накопленную плодами яблони и груши в процессе созревания, с присущими ей изотопными характеристиками кислорода и водорода. Многочисленные исследования показывают, что по значениям изотопных характеристик нативная вода фруктов в значительной мере отличается

от питьевои воды, используемом на производстве для восстановления концентрированных соков, что может служить инструментом для идентификации традиционных сидров и пуаре.

Объекты и методы исследования.

Объектами исследовании являлись 14 видов свежих яблок и груш различных сортов, 5 видов воды с различными способами водоподготовки. Измерения выполнялись с помощью изотопного масс-спектрометра IRMS (IRMS - масс-спектрометрическии анализ стабильных изотопов, Isotope Ratio Mass Spectrometry) фирмы Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH, модель Delta V Advantage (Германия), соединенного с системой GasBench II.

Результаты и обсуждения. С целью установления критериальных диапазонов значений показателей 518O и SD, характеризующих отношения изотопов кислорода и водорода водной компоненты, были определены изотопные характеристики указанных элементов в используемом сырье для производства сидров и пуаре. Проанализированы образцы свежего яблочного и грушевого сусла, полученные из разных сортов яблок и груш, а также образцы воды разного происхождения. Данные представлены в таблице.

Как видно из табл. 1, диапазон значений показателя S18O водной компоненты яблочного свежего сусла составил от минус 4,53 %о до минус 0,86%о, грушевого свежего сусла - от минус 4,17 %>о до минус 2,63 %оо. В то же время исследования, проведенные во ВНИИПБиВП, показали, что для отечественного винограда значе-

ния показателя 518O водной компоненты лежат в области положительных значений [3]. Такие различия в значениях могут быть обусловлены тем, что виноградная лоза благодаря развитой корневой системе потребляет преимущественно почвенные воды. Фруктовые деревья, в свою очередь, в значительной степени потребляют метеорную воду, которая, как показали предыдущие исследования, имеет более легкие изотопные характеристики [4].

Значения показателя S18O питьевой воды значительно отличаются от соответствующего показателя водной компоненты свежих сусел. В отличие от свежего сусла, вода, независимо от природы ее происхождения, содержит больше легкого изотопа 16O. При этом изотопные характеристики водорода воды и водной компоненты свежих сусел располагаются в одном числовом диапазоне и различаются между собой незначительно.

в лабораторных условиях были приготовлены 10 образцов традиционных сидров и 4 образца традиционных пуаре в соответствии с требованиями национальных стандартов ГОСТ Р 58011-2017 «Сидры традиционные. Технические условия» и ГОСТ Р 58010-2017 «Пуаре традиционные. Технические условия», а также 7 образцов сидров и пуаре, полученных путем сбраживания восстановленных яблочных и грушевых соков.

Во всех исследуемых образцах измеряли изотопные отношения кислорода и водорода водной компоненты. Данные представлены в виде Box Plot диаграмм на рисунке.

Как видно из рисунка, водная компонента сидров и пуаре, полученных из

Изотопные характеристики кислорода и водорода различных видов сырья

Наименование продукции Изотопные характеристики

518O, %% 5D, %

Вода питьевая (-10,05) (-80,43)

Вода техническая (-9,72) (-80,01)

Вода техническая умягченная (-10,54) (-82,31)

Вода водопроводная (-12,99) (-82,99)

Вода водопроводная после обратноосмотической установки (-8,38) (-78,0)

Сусло яблочное свежее (яблоки сезонные) (-0,86) (-79,8)

Сусло яблочное свежее (сорт Гренни Смит) (-3,31) -81,0)

Сусло яблочное свежее (сорт Ред Делишес) (-1,23) (-80,54)

Сусло яблочное свежее (сорт Айдаред) (-1,98) (-79,67)

Сусло яблочное свежее (сорт Антоновка) (-4,46) (-81,65)

Сусло яблочное свежее (сорт Антоновка) (-4,07) (-80,73)

Сусло яблочное свежее (сорт Богатырь) (-3,98) (-81,01)

Сусло яблочное свежее (сорт Осеннее полосатое) (-4,53) (-82,07)

Сусло яблочное свежее (сорт Боровинка) (-3,06) (-80,75)

Сусло яблочное свежее (сорт Слава Победителю) (-4,33) (-81,87)

Сусло грушевое свежее (сорт Уильямс) (-4,07) (-80,76)

Сусло грушевое свежее (сорт Конференс) (-2,63) (-82,07)

Сусло грушевое свежее (сорт Желтая) (-3,88) (-81,08)

Сусло грушевое свежее (сорт Уильямс) (-4,17) (-80,87)

56 4/2021 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ISSN 0235-2486

концентрированных фруктовых соков, в большей степени обогащена легким изотопом 160. При этом значения показателя 5180 значительно ниже значений соответствующего показателя для водной компоненты традиционных сидров и пуаре и находятся в диапазоне, установленном для изотопных отношений кислорода питьевой воды. При этом на значение изотопных отношений кислорода водной компоненты образцов сидров и пуаре не оказывает влияния природа самого концентрированного сока. В данном случае значения показателя 5180 складываются из отношений изотопов кислорода воды, используемой для восстановления. Изотопные характеристики кислорода водной компоненты традиционных сидров и пуаре, в свою очередь, определяются особенностями изотопного состава нативной воды, образовавшейся в плодах яблок и груш во время созревания, и лежат в области значений показателя 5180 от минус 4,55 %о до минус 1,06 %о, что очень близко к области значений для свежего сусла (от минус 0,86 до минус 4,53 - табл. 1). Значения показателя SD водной компоненты традиционных сидров и пуаре и сидров и пуаре, полученных из восстановленных концентрированных соков,

находятся в очень близких друг к другу диапазонах, что не позволяет рассматривать этот показатель в качестве основного идентификационного параметра.

Выводы. В результате проведенных исследований было установлено, что изотопные характеристики кислорода водной компоненты традиционных сидров и пуаре определяются особенностями изотопного состава нативной воды, образовавшейся в плодах яблок и груш во время созревания. Значения показателя 518O водной компоненты сидров и пуаре, полученных из концентрированных фруктовых соков, значительно ниже значений соответствующего показателя для водной компоненты сидров и пуаре из свежего сырья и находятся в диапазоне, установленном для изотопных отношений кислорода питьевой воды. Таким образом, показатель S18O может являться надежным идентификационным параметром при установлении подлинности традиционных сидров и пуаре.

ЛИТЕРАТУРА

1. Pando Bedriñana, R. Characteristics of ice juices and ciders made by cryo-extraction with different cider apple varieties

and yeast strains / R. Bedrin ana Pando, A. Lobo PicineLLi, R. Madrera Rodriguez [et aL.] // Food Chemistry. - 2020. - VoL. 310. -125831.

2. Сakar, U. Fruit as a substrate for a wine: a case study of selected berry and drupe fruit wines / U. Cakar, A. Petrovic, B. Pejin // Scientia HorticuLturae. - 2019. - VoL. 244. -P. 42-49.

3. Оганесянц, Л.А. Анализ географического места происхождения вин Крымского полуострова с использованием изотопной масс-спектрометрии и хемометрии / Л.А. Оганесянц, А.Л. Панасюк, Е.И. Кузьмина, Д.А. Свиридов [и др.] // Пиво и напитки. -2020. - № 3. - С. 40-43.

4. Оганесянц, Л.А. Определение экзогенной воды в винах методом изотопной масс-спектрометрии / Л.А. Оганесянц, А.Л. Панасюк, Е.И. Кузьмина, А.М. Зякун // Виноделие и виноградарство. - 2013. -№ 5. - С. 19-21.

REFERENCES

1. Pando Bedrinana R, Lobo PicineLLi A, Madrera Rodriguez R et aL. Characteristics of ice juices and ciders made by cryo-extraction with different cider appLe varieties and yeast strains. Food Chemistry. 2020. VoL. 310. 125831.

2. Cakar U, Petrovic A, Pejin B. Fruit as a substrate for a wine: a case study of seLected berry and drupe fruit wines. Scientia Horticuiturae. 2019. VoL. 244. P. 42-49.

3. Oganesyanc LA, Panasyuk AL, Kuz'mina EI, Sviridov DA, Lihovskoj VV, Zagorujko VA, ShmigeL'skaya NA, YaLanetskiy AYa, IL'in AA. AnaLiz geograficheskogo mesta proishozhdenija vin krymskogo poLuostrova s ispoL'zovaniem izotopnoj mass-spektrometrii i hemometrii [AnaLysis of the geographicaL origin of wines of the Crimean PeninsuLa using isotope mass spectrometry and chemometry]. Pivo i napitki [Beer and beverages]. 2020. No. 3. P. 40-43 (In Russ.).

4. Oganesyanc LA, Panasyuk AL, Kuz'mina EI, Zyakun AM. OpredeLenie jekzogennoj vody v vinah metodom izotopnoj mass-spektrometrii [Determination of exogenous water in wines by isotope mass spectrometry]. Vinodeiie i vinogradarstvo [Winemaking and viticuLture]. 2013. No. 5. P. 19-21 (In Russ.).

Авторы

Оганесянц Лев Арсенович, д-р техн. наук, профессор, академик РАН,

Панасюк Александр Львович, д-р техн. наук, профессор,

Кузьмина Елена Ивановна, канд. техн. наук,

Свиридов Дмитрий Александрович, канд. техн. наук,

Ганин Михаил Юрьевич,

Шилкин Алексей Александрович

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, vniipbivp@fncps.ru, a1panasyuk@mai1.ru, 1abvin@yandex.ru

Authors

Lev A. Oganesyants, Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of RAS,

Alexander L. Panasyuk, Doctor of Technical Sciences, Professor, Elena I. Kuz'mina, Candidate of Technical Sciences, Dmitriy A. Sviridov, Candidate of Technical Sciences, Michail Yu. Ganin, Alexey A. Shilkin

All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, 7, Rossolimo str., Moscow, 119021, vniipbivp@fncps.ru, alpanasyuk@mail.ru, 1abvin@yandex.ru