CC BY
17
УДК 543.544.5.068.7: 663.5 DOI 10.24411/0235-2486-2020-10080
Контроль качества ликероводочной продукции с применением ионной хроматографии
И.М. Абрамова, д-р техн. наук; М.Э. Медриш, канд. техн. наук; В.Б. Савельева, канд. техн. наук; А.Г. Романова
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания и биотехнологии, Москва В.В. Жирова*, канд. техн. наук
Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ), Москва
Дата поступления в редакцию 18.06.2020 * mgutu-vino@mail.ru
Дата принятия в печать 28.07.2020 © Абрамова И.М., Медриш М.Э., Савельева В.Б., Романова А.Г., Жирова В.В., 2020
Реферат
Для производства ликероводочных изделий широко используется растительное сырье, обладающее богатым химическим составом, включающим различные микроэлементы, эфирные масла, органические кислоты, углеводы. Это обуславливает сложный химический состав готовой продукции и требует комплексного подхода к контролю ее качества. Ионный состав во многом определяет качество и безопасность готовой продукции, а также влияет на ее стойкость при хранении. В представленной работе был исследован ионный состав ликероводочной продукции разных производителей. На основании обзора зарубежных исследований были подобраны условия хроматографического анализа и проанализированы 12 образцов ликероводочной продукции с осадком и без осадка. Было установлено, что ионный состав исследованных образцов представлен в основном катионами натрия, калия, кальция и магния и анионами хлоридов, нитратов, фосфатов и сульфатов, массовые концентрации которых колеблются в широких пределах, что объясняется богатым микроэлементным составом растительных компонентов, спецификой рецептур ликероводочных изделий и особенностями водоподготовки разных производителей. Было выявлено, что одной из основных причин ухудшения качества ликероводочных изделий стало повышенное содержание ионов кальция и магния. В некоторых образцах, наоборот, была исключена связь катионно-анионного состава с осадкообразованием. Таким образом, метод ионной хроматографии является незаменимым современным аналитическим инструментом в контроле качества готовой продукции. Его применение позволяет своевременно выявлять и устранять причины образования помутнений и осадков в ликероводочной продукции в процессе хранения, тем самым повышая эффективность технохимического контроля качества спиртных напитков.
Ключевые слова
ионная хроматография, катионы, анионы, микроэлементы, осадкообразование, ликероводочная продукция Для цитирования
Абрамова И.М., Медриш М.Э., Савельева В.Б., Романова А.Г., Жирова В.В. (2020) Контроль качества ликероводочной продукции с применением ионной хроматографии // Пищевая промышленность. 2020. № 8. С. 24-27.
Quality control of liqueurs and spirits using ion chromatography
I.M. Abramova, Doctor of Technical Sciences, M.E. Medrish, Candidate of Technical Sciences, V.B. Savel'eva, Candidate of Technical Sciences; A.G. Romanova
All-Russian Research Institute of food biotechnology - Branch of the FRS of nutrition, biotechnology and food safety, Moscow V.V. Zhirova*, Candidate of Technical Sciences
Moscow State University of Technologies and Management named after K.G. Razumovsky, Moscow
Received: June 18, 2020 * mgutu-vino@mail.ru
Accepted: July 28, 2020 © Abramova I.M., Medrish M.E., Savel'eva V.B., Romanova A.G., 2020
Abstract
For the production of liqueurs and spirits vegetable raw materials, which have a rich chemical composition, including various trace elements, essential oils, organic acids and carbohydrates are widely used. This leads to a complex chemical composition of the finished product and requires an integrated approach to control its quality. Ionic composition for the most part determines quality and safety of the finished product, and also affects its storage stability. In the present work it has been investigated the ionic composition of liqueurs and spirits produced by different manufacturers. Based on a review of foreign studies, conditions of chromatographic analysis were selected and 12 samples of liqueurs and spirits with and without sediment were analyzed. It has been founded that ionic composition of the investigated samples is mainly represented by cations of sodium, potassium, calcium and magnesium and anions of chlorides, nitrates, phosphates and sulfates, mass concentrations of which vary widely, due to a rich microelement composition of plant components, specific formulations of alcoholic beverages and features of water treatment from different manufacturers. It was revealed that one of the main reasons for the deterioration of alcoholic beverages quality was the increased calcium and magnesium ions content. In some samples, on the contrary, relationship between the cationic anionic composition and precipitation was excluded. Thus, the ion chromatography method is an indispensable modern analytical tool in the finished products quality control. Its use allows you to timely identify and eliminate the causes of turbidity and precipitation formation in liqueurs and spirits during storage, thereby increasing the efficiency of alcoholic beverages technochemical quality control.
Key words
ion chromatography, cations, anions, microelements, precipitation, liqueurs and spirits For citation
Abramova I.M., Medrish M.E., Savel'eva V.B., Romanova A.G. (2020) Quality control of liqueurs and spirits using ion chromatography // Food processing industry - Pischevaya promyshlennost'. 2020. No. 8. P. 24-27.
QUALiTY AND SAFETY.
1. Введение. Качество и безопасность алкогольных напитков в современных условиях является неотъемлемой частью производства. Качество ликероводочной продукции зависит от множества параметров: начиная от сырья и до готовой продукции [1]. Это обуславливает сложный химический состав готовой продукции и требует комплексного подхода к контролю качества.
Неотъемлемой частью ликероводоч-ных изделий является вода, к которой предъявляются особые требования, так как элементный состав воды в значительной степени влияет на качество готового напитка. Особое значение уделяется ионам кальция, который, с одной стороны, влияет на полноту восприятия напитков, с другой - вызывает помутнения готовой продукции из-за образования солей жесткости, а также в результате взаимодействия с пектиновыми и дубильными веществами настоев фруктовых и ягодных плодов, используемых при изготовлении ликероводочной продукции, образуя нерастворимые соединения, выпадающие в виде осадка [2]. В этой связи содержание кальция в технологической воде строго регламентируется.
Потенциальным источником ионов щелочноземельных металлов может служить производственное оборудование [3].
Еще одним источником ионов металлов в алкогольной продукции может стать стеклотара. При отклонении от технологических параметров возможно образование растворимых компонентов на поверхности стекла и их последующий переход в алкогольный напиток с образованием помутнений. [4].
Для определения элементного состава спиртных напитков применяются различные методы: метод ионной хроматографии, метод капиллярного электрофореза, метод атомной абсорбционной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием, метод оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, метод атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовой печью [5-10].
Для определения содержания катионов и анионов в ликероводочной продукции применяют метод ИХ с кондуктометриче-ским детектированием (ИХ-КМД) и химическим подавлением фоновой электропроводности. Данный метод позволяет детектировать ионы лития, натрия, аммония, калия, кальция, магния, стронция, бария, фторидов, хлоридов, нитритов, фосфатов, сульфатов и др. [11]
Ионный состав ликероводочной продукции жестко привязан к конкретному производству и может служить маркером при ее идентификации [12]. Так, Lachenmeier и др. в своей работе [13] использовали метод ионной хроматографии для выявления происхождения образцов водки и рома.
Цель работы - изучить использование ионной хроматографии в контроле качества ликероводочной продукции.
2. Материалы и методы
2.1 Материалы исследований
Методом ионной хроматографии были проанализированы производственные образцы ликероводочных изделий с осадком и без.
Образец № 1 - настойка полусладкая «Парламент Апельсиновый Биттер» (нефильтрованный) с осадком.
Образец № 2 - настойка полусладкая «Парламент Апельсиновый Биттер» (перефильтрованный 3 раза через фильтр-картон ^-50) с осадком.
Образец № 3 - настойка полусладкая «Парламент Апельсиновый Биттер» без осадка. Дата розлива 18.09.19.
Образец № 4 - настойка полусладкая «Парламент Апельсиновый Биттер» с осадком. Дата розлива 0.3.11.19.
Образец № 5 - настойка горькая «Российская Корона на меду с перцем» без осадка.
Образец № 6 - настойка горькая «Российская Корона на меду с перцем» с осадком.
Образец № 7 - настойка горькая «Старка» без осадка.
Образец № 8 - настойка горькая «Старка» с осадком.
Образец № 9 - настойка сладкая «Бать-кова Вишня на коньяке» без осадка.
Образец № 10 - настойка сладкая «Батькова вишня на коньяке» с осадком.
Образец № 11 - настойка полусладкая «Др. Ди Чейсер со вкусом ягод асаи» без осадка.
Образец № 12 - настойка полусладкая «Др. Ди Чейсер со вкусом ягод асаи» с осадком.
2.2 Метод исследований
В исследовании были использованы ионные хроматографы 761 COMPACT IC и ECO IC фирмы METROHM, оснащенные кондуктометрическим детектором.
Условия разделения катионов:
Хроматограф 761 COMPACT IC: хро-матографическая колонка Metrosep C2; 150 / 4.0 mm; элюент - раствор 2,0 ммоль / дм3 HNO3; скорость потока элюента 1,0 см3/мин.
Хроматограф ECO IC: хроматогра-фическая колонка Metrosep C4; 150 / 4.0 mm; элюент: 1,7 ммоль/дм3 HNO3 и 0,7 ммоль/дм3 дипиколиновой кислоты; скорость потока элюента 0,9 см3/мин.
Условия разделения анионов:
Хроматограф 761 COMPACT IC: хромато-графическая колонка Metrosep A Supp 5; 150 / 4.0 mm; элюент - раствор смеси 3,2 ммоль/дм3 Na2CO3 и 1,0 ммоль/ дм3
мг/дмЗ
■
i -2 - Na К Га Mg Cl NO3. РО4 SO4
3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 -
1.
2 t 1 ^iL.bL.vj 1 LI 1 Ii
№1 №2 №3 N24 КаЗ №б №7 №8 №9 №10 №11 №12
Рис. 1. Массовая концентрация ионного состава исследуемых образцов, мг/дм3
ISSN 0235-2486 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 8/2020
25
КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ
NaHCO3; скорость потока элюента 0,7 см3/мин.
Хроматограф ECO IC: хроматографи-ческая колонка Metrosep A Supp 16; 150/ 4.0 mm; элюент - 7,5 ммоль /л Na2CO3 и 0,75 ммоль /дм3 NaOH; скорость потока элюента 0,8 см3/мин.
3. Результаты и обсуждение
Ионный состав исследуемых образцов представлен в основном катионами натрия, калия, кальция и магния и анионами фторидов, хлоридов, нитратов, фосфатов и сульфатов, массовые концентрации которых колеблются в широких пределах, что объясняется богатым микроэлементным составом растительных компонентов, спецификой рецептур и особенностью водоподготовки разных производителей. Результаты испытаний представлены в виде диаграммы на рис. 1.
Анализ полученных результатов показал, что одной из причин ухудшения качества стало повышенное содержание ионов кальция и магния. известно, что повышенное содержание солей жесткости способствует осадкообразованию. В образцах настоек горьких с осадком (№ 6, № 8) массовая концентрация ионов кальция и магния меньше, чем в таких же образцах без осадка. Это объясняется тем, что соли этих ионов выпали в осадок.
Однако исследования образцов настойки полусладкой (№ 11 и № 12) показали противоположный результат. в образце с осадком содержание ионов магния было на порядок больше, чем в образце без осадка, что показано на рис. 2.
Дополнительно была проведена оценка водостойкости бутылок. Было установлено, что образец бутылки из-под настойки полусладкой с осадком (№ 12) по показателям качества не соответствует требованиям нормативно-технической документации [14]. На основании всего вышеизложенного можно предположить, что причиной выпадения осадка стало нарушение внутренней поверхности бутылки.
В некоторых образцах с осадком и без осадка (№ 1, 2, 3, 4, 9, 10) ионный состав не имел различий, поэтому можно предположить, что природа осадка в данных случаях не связана с катионно-анионным составом.
4. Выводы
Метод ионной хроматографии является незаменимым современным инструментом в контроле качества ликероводочной продукции. Его применение позволяет своевременно выявлять и устранять причины ухудшения качества ликеро-водочной продукции в процессе хранения, тем самым повышая эффективность технохимического контроля качества спиртных напитков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Морозова, С.С. Пищевые добавки в производстве водок/С.С. Морозова, В.Ю. Бура-чевская, Е.В. Устинова // Пиво и напитки -2014. - № 1. - С. 12-15.
2. Абрамова, И.М. Значение ионного состава водок в контроле алкогольной продук-
ции/И.М. Абрамова, В.А. Поляков, М.Э. Медриш, С.В. Павленко // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2013. - № 2. -С. 20-21.
3. Романова, Н. К. Влияние фильтрующих материалов на состав осадков различных водно-спиртовых сред/Н.К. Романова [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 11. -С. 297-299.
4. Агеева, Н.М. Влияние качества упаковки на сохранность напитков в процессе их хра-нения/Н.М. Агеева, Л.Э. Чемисова, М.Г. Марковский // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2014. - № 30 (06).
5. Абрамова, И.М. Методы определения минеральных веществ в процессе производства спиртных напитков, полученных с применением растительного сырья/И.М. Абрамова, М.Э. Медриш, В.Б. Савельева, Д.А. Гаврилова [и др.] // Пиво и напитки. - 2019. - № 2. - С. 48-51.
6. Абрамова, И.М. Оценка качества и стабильности спиртных напитков/ И.М. Абрамова, М. Э. Медриш, В. В. Жирова // Материалы XIX международной заочной научно-практической конференции «Наука в современном информационном обществе». North Charleston (USA). «Science in the modern information society XIX». - 2019. -С. 86-89.
7. Курбатова, Е.И. Влияние ферментативной предобработки плодово-ягодного сырья на стабильность ликероводочных изделий в процессе хранения/Е.И. Курбатова [и др.] // Теоретические и практические аспекты развития спиртовой, ликероводочной, ферментной, дрожжевой и уксусной отраслей промышленности: сборник научных трудов ведущих специалистов ВНИИПБТ. -М.: ВНИИПБТ, 2006. - С. 52-57.
8. Жиров, В.М. Количественный и качественный состав минеральных вод/В.М. Жиров, А. Б. Даниловцева, В. В. Жирова, О.П. Преснякова // Пиво и напитки. - 2014. -№ 5. - С. 62-66.
9. Жирова, В.В. Исследование элементного состава фруктовых вин методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой/В.В. Жирова, А.А. Царев, А.Б. Даниловцева, В.М. Жиров // Пиво и напитки. -2018. - № 4. - С. 26-31.
10. Ivanova-Petropulos, V. Rapid Determination of Trace Elements in Macedonian Grape Brandies for Their Characterization and Safety Evaluation/V. Ivanova-Petropulos, B. Balabanova, E. Bogeva [et al.] // Food Analytical Methods. - 2017. - No. 10. -P. 459-468. https: //doi.org/10.1007/s12161-016-0604-5
11. Michalski, R. Applications of Ion Chromatography for the Determination of
QUALiTY AND SAFETY
Inorganic Cations // Critical Reviews in Analytical Chemistry. - 2009. - No. 39. - P. 230250. DOI: 10.1080/10408340903032453.
12. Поляков, В. А. Исправленная вода для приготовления высокосортных во-док/В.А. Поляков, И.М. Абрамова, С.С. Морозова, М.Э. Медриш [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2015. -№ 5.
13. Lachenmeier, D. W. The use of ion chromatography to detect adulteration of vodka and rum/D. W. Lachenmeier, R. Attig, W. Frank, C. Athanasakis // European Food Research and Technology. - 2003. - 218. -Р. 105-110. DOI: 10.1007/ s00217-003-0799-8.
14. ГОСТ 32131-2013 Бутылки стеклянные для алкогольной и безалкогольной пищевой продукции. Общие технические условия.
REFERENCES
1. Morozova SS, Burachevskaya V Yu, Usti-nova EV. Pischevye dobavki v proizvodstve vo-dok [Food additives in the production of vodka]. Pivo i napitki [Beer and drinks]. 2014. No. 1. P. 12-15 (In Russ.).
2. Abramova, IM, Polyakov VA, Medrish ME, Pavlenko SV. Znachenie ionnogo sostava vodok v kontrole alkogol'noj produkcii [The value of the ionic composition of vodka in the control of alcohol production]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnyh izdelij [Production of alcoholic beverages]. 2013. No. 2. P. 20-21 (In Russ.).
3. Romanova NK et al. Vliyanie fil'truyushchih materialov na sostav osadkov razlichnyh vodno-spirtovyh sred [The influence of filter materials on the composition of sediments of various water-alcohol environments]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan' Technological University]. 2010. No. 11. P. 297-299 (In Russ.).
4. Ageeva, NM, Chemisova LE, Markovskij MG. Vliyanie kachestva upakovki na sohrannost' napitkov v processe ih hraneniya [Influence of the quality of packaging on the safety of drinks during their storage]. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii [Fruit growing and viticulture in the South of Russia]. 2014. No. 30 (06) (In Russ.).
5. Abramova IM, Medrish ME, Savel'eva VB, Gavrilova DA, Zhirova VV. Metody opredeleniya mineral'nyh veshchestv v processe proizvodstva spirtnyh napitkov, poluchennyh s primeneniem rastitel'nogo syr'ya [Methods for the determination of mineral substances in the production process of alcoholic beverages obtained using plant materials]. Pivo i napitki [Beer and drinks]. 2019. No. 2. P. 48-51 (In Russ.).
6. Abramova IM, Medrish ME, Zhirova VV. Ocenka kachestva i stabil'nosti spirtnyh napitkov [Assessment of the quality and stability of alcoholic beverages]. Materialy XIX mezhdunarodnoj zaochnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Nauka v sovremennom informacionnom obshchestve». North Charleston (USA). «Science in the modern information society XIX». 2019. P. 86-89 (In Russ.).
7. Kurbatova EI et al. Vliyanie fermentativnoj predobrabotki plodovo-yagodnogo syr'ya na stabil'nost' likerovodochnyh izdelij v processe hraneniya [The effect of enzymatic pre-treatment of fruit and berry raw materials on the stability of alcoholic beverages during storage]. Teoreticheskie i prakticheskie aspekty razvitiya spirtovoj, likerovodochnoj, fermentnoj, drozhzhevoj i uksusnoj otraslej promyshlennosti: sbornik nauchnyh trudov vedushchih specialistov VNIIPBT [Theoretical and practical aspects of development of alcohol, distillery, enzyme, yeast and vinegar industries: collection of scientific papers of leading experts VNIIPBT]. Moscow: VNIIPBT, 2006. P. 52-57 (In Russ.).
8. Zhirov VM, Danilovceva AB, Zhirova VV, Presnyakova OP. Kolichestvennyj i kachestven-
nyj sostav mineral'nyh vod [Quantitative and qualitative composition of mineral waters]. Pivo i napitki [Beer and drinks]. 2014. No. 5. P. 62-66 (In Russ.).
9. Zhirova VV, Carev AA, Danilovceva AB, Zhirov VM. Issledovanie elementnogo sostava fruktovyh vin metodom mass-spektrometrii s induktivno svyazannoj plazmoj [Investigation of the elemental composition of fruit wines by inductively coupled plasma mass spectrometry]. Pivo i napitki [Beer and drinks]. 2018. No. 4. P. 26-31 (In Russ.).
10. Ivanova-Petropulos V, Balabanova B, Bogeva E et al. Rapid Determination of Trace Elements in Macedonian Grape Brandies for Their Characterization and Safety Evaluation. Food Analytical Methods. 2017. No. 10. P. 459-468. https: //doi.org/10.1007/s12161-016-0604-5 (In Russ.)
11. Michalski R. Applications of Ion Chromatography for the Determination of Inorganic Cations. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2009. No. 39. P. 230-250. DOI: 10.1080 / 10408340903032453 (In Russ.).
12. Polyakov BA, Abramova IM, Morozova SS, Medrish ME, Ustinova EV. Corrected water for the preparation of high-grade vodkas [Reclaimed water for the preparation of highgrade vodkas]. Production of alcohol and alcoholic beverages [Production of alcohol and alcoholic beverages]. 2015. No. 5 (In Russ.).
13. Lachenmeier DW, Attig R, Frank W, Athanasakis C. The use of ion chromatography to detect adulteration of vodka and rum. European Food Research and Technology. 2003. 218. P. 105-110. DOI: 1007/s00217-003-0799-8.
14. GOST 32131-2013 Butylki steklyannye dlya alkogol'noj i bezalkogol'noj pishchevoj produkcii. Obshchie tekhnicheskie usloviya [Glass bottles for alcoholic and non-alcoholic food products. General specifications]. Vved. 2014-01-01. Moscow: Standartinform, 2019. 15 p. (In Russ.)
Авторы
Абрамова Ирина Михайловна, д-р техн. наук, Медриш Марина Эдуардовна, канд. техн. наук, Савельева Вера Борисовна, канд. техн. наук, Романова Александра Григорьевна
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания и биотехнологии, 111033, Москва, Самокатная ул., д. 4Б Жирова Вера Владимировна, канд. техн. наук
Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ), 109004, Москва, ул. Земляной Вал, д. 73, i-abramova@mai1.ru, medrishm@maiL.ru, tehnohimkontro1@mai1.ru, mgutu-vino@mai1.ru
Authors
Irina M. Abramova, Doctor of Technical Sciences, Marina E. Medrish, Candidate of Technical Sciences, Vera B. Savel'eva, Candidate of Technical Sciences, Aleksandra G. Romanova
All-Russian Research Institute of food biotechnology - Branch of the FRS of nutrition, biotechnology and food safety, 4B, Samokatnaya str., Moscow, 111033
Vera V. Zhirova, Candidate of Technical Sciences
Moscow State University of Technologies and Management named after KG Razumovsky (PKU), 73, Zemlyanoy Val str., Moscow, 109004, i-abramova@mai1.ru, medrishm@mai1.ru, tehnohimkontro1@mai1.ru, mgutu-vino@mai1.ru
ISSN 0235-248б ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 8/2020
27
