CC BY
105
КАЧЕСТВО — ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 621.039.75
Методика количественного определения фенольных и фурановых соединений в спиртных напитках
М.Э. Медриш,
канд. техн. наук;
И. М. Абрамова,
д-р техн. наук; ВА. Поляков,
д-р техн. наук, профессор, академик РАН;
В. Б. Савельева,
канд. техн. наук;
ДА. Гаврилова
ВНИИПБТ - филиал
ФИЦ питания и биотехнологии
Введение. Одна из главных задач в области производства спиртнык напитков — повышение уровня их качества и борьба с фальсификацией. Фенольные и фурановые соединения образуются в процессе хранения продукта в контакте с древесиной дуба и представляют собой одни из основ-нык маркеров, позволяющих выывлять фальсифицированную продукцию. Они формируются преимущественно за счет составляющих древесины дуба, экстрагированнык в период выщержки: дубильнык веществ, продуктов распада целлюлоз, гемицеллюлоз и низкомо-лекулярнык компонентов лигнина [1].
Важнейшее условие установления подлинности спиртнык напитков — определение наличия контакта зернового дистиллята с древесиной дуба и времени его выщержки. Так, например, один из методов установления подлинности коньяка заключается в определении содержания и соотношения сиреневого альдегида и ванилина [2].
Измерение интегральнык спектральный показателей, характеризующих содержание полифенолов, — распространенный метод идентификации подлинности виски, коньяка и других спиртных напитков. В связи с тем, что в фальсифицированные напитки добавляют компоненты с высоким содержанием дубильных веществ, имеющих полосу поглощения в той же области спектра, вышеуказанным метод применяться не может [3].
Для определения фенольнык и фу-рановык соединений также применяют методы обращенно-фазовой ВЭЖХ с различными типами детектирования: спектрофотометрическим [4], флуориметрическим [5], электрохими-
ческим [6]. Наиболее часто применяемые детекторы: диодно-матричныш [7] и спекгрофогометрический, так как фенольные и фурановые соединения характеризуются сильным поглощением в УФ области. Однако, применение диодно-матричного детектирования ограничено его высокой стоимостью. Вследствие существенного различия в полярности соединений с различными заместителями в ароматическом кольце в основном применяют градиентное элюирование в широком диапазоне концентраций органического компонента подвижной фазы.
В этой связи актуальное направление исследований заключается в разработке высокочувствительной методики, которая позволила бы проводить покомпонентное определение содержания фенольных и фурановых соединений в спиртнык напитках, полученных из выдержанных зерновых дистиллятов, дифференцировать выдержанные зерновые дистилляты по возрасту, а также выявлять фальсифицированную продукцию.
Экспериментальная часть. В качестве объектов исследования использовали образцы вискового дистиллята и виски. Стандартными образцами служили фенольные и фурановые соединения: 5-гидроксиметилфурфурол, фурфурол, 5-метилфурфурол, ванилин, синаповый альдегид, 4-гидроксибен-зальдегид, конифериловый альдегид, галловая кислота, ванилиновая кислота, сиреневая кислота, синаповая кислота, эллаговая кислота, п-кумаровая кислота — фирмы «MERCK», Канада (содержание чистого вещества не менее 99%). Все растворы готовили с применением деионизованной во-
22 ПИВО и НАПИТКИ 6•2017
ды с электропроводимостью менее 18 мОм/см. Для приготовления гра-дуировочных растворов фенольных и фурановых соединений применяли спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья «Люкс».
Разделение фенольных и фурано-вых соединений проводили на жидкостном хроматографе Shimadzu LC-20 (Япония), оборудованном насосом, обеспечивающим одновременную подачу четырех растворителей; термостатом хроматографических колонок; двух-волновым спектрофотометрическим детектором SPD-20A и программным обеспечением обработки хроматогра-фических данных LC Solution. Неподвижная фаза — колонка SUPELCOSIL LC-18 (25 см х4,6 мм, 5 мкм), подвижная фаза — метанол и 0,5%-ная уксусная кислота. Скорость подачи элюента (градиентный режим) — 0,6 см3/мин. Градиент: 5 мин — 95% 0,5%-ная уксусная кислота, 5% метанол; 10 мин — 85% 0,5%-ная уксусная кислота, 15% метанол; 45 мин — 60% 0,5%-ная уксусная кислота, 40% метанол; 55 мин — 2% 0,5%-ная уксусная кислота, 98% метанол; 60 мин — 95% 0,5%-ная уксусная кислота, 5% метанол; 10 мин — кондиционирование колонки. Детектирование — спектрофотометрическое при длине волны 280 нм. Объем вводимой пробы — 20 мкл.
Результаты и обсуждение. Для достижения максимального разделения необходимого количества компонентов все эксперименты проводили в градиентном режиме элюирования. Условия разделения: температура термостатирования колонки 40 °С. Элюент — метанол, 0,5%-ная уксусная кислота. Скорость потока элюента — 0,6 см3/мин, режим элюирования — градиентный. Детектор спектрофото-метрический, длина волны детектирования 280 нм. Для идентификации и подтверждения хроматографических пиков предварительно готовили гра-дуировочные растворы фенольных и фурановых соединений.
Диапазон измерений массовых концентраций фенольных и фурано-вых соединений 0,1-50,0 мг/дм3. Допускается применять метод для определения более высоких концентраций фенольных и фурановых соединений после разбавления проб спиртных напитков деионизованной водой.
Идентификацию фенольных и фурановых соединений в спиртных напитках проводили по временам удерживания, которые предваритель-
Время, мин
Рис. 1. Хроматограмма смеси фенольных и фурановых соединений:
I - галловая кислота; 2 - 5-гидроксиметилфурфурол; 3 - фурфурол;
4 - 4-гидроксибензальдегид; 5 - ванилиновая кислота; 6 - 5-метилфурфурол; 7 - сиреневая кислота; 8 - ванилин; 9 - сиреневый альдегид; 10 - п-кумаровая кислота;
II - конифериловый альдегид; 12 - синаповый альдегид; 13 - эллаговая кислота
м
12
9 10
из
13
А
f \
12
\
U 9D mt 40 390 at ЯП St «[■ 40 SC яо no es:
Время, мин
Рис. 2. Хроматограмма образца виски:
I - галловая кислота; 2 - 5-гидроксиметилфурфурол; 3 - фурфурол;
4 - 4-гидроксибензальдегид; 5 - ванилиновая кислота; 6 - 5-метилфурфурол; 7 - сиреневая кислота; 8 - ванилин; 9 - сиреневый альдегид; 10 - п-кумаровая кислота;
II - конифериловый альдегид; 12 - синаповый альдегид; 13 - эллаговая кислота
Соединение Массовая концентрация, мг/л
висковый дистиллят виски № 1 виски № 2 виски № 3
Галловая кислота 1,6 0,9 1,0 1,3
5-Гидроксиметилфурфурол 2,4 1,5 4,8 2,9
Фурфурол 2,9 1,7 3,0 4,5
4-Гидроксибензальдегид < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,6
Ванилиновая кислота 0,1 0,1 0,2 1,6
5-Метилфурфурол 0,8 0,3 < 0,1 1,2
Сиреневая кислота 0,8 0,4 0,3 2,6
Ванилин 0,1 0,1 0,3 3,2
Сиреневый альдегид 0,3 0,2 0,9 5,8
п-Кумаровая кислота 0,3 0,2 < 0,1 < 0,1
Конифериловый альдегид < 0,1 < 0,1 0,1 8,2
Синаповый альдегид < 0,1 < 0,1 0,3 19,1
Эллаговая кислота 2,5 2,1 1,7 5,3
но определяли путем хроматографи-ческого анализа каждого компонента по отдельности. На рис. 1 представлена хроматограмма смеси фенольных и фурановых соединений.
Для апробации и оценки применимости разработанной методики определения фенольных и фурановых соединений были проанализированы образцы выдержанного вискового дистиллята и виски. Пробы спиртных напитков подвергали хроматографи-ческому разделению после предварительной пробоподготовки. Образцы фильтровали через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Пример определения содержания фе-нольных и фурановых соединений в
образце виски представлен на рис. 2. Результаты представлены в таблице.
В результате проведенных исследований установлено, что соотношение сиреневого альдегида к ванилину в анализируемых образцах выдержанных зерновых дистиллятов и виски находится в диапазоне 2:1-3:1, что свидетельствует о подлинности алкогольной продукции.
В настоящее время проводится работа по накоплению статистического материала для метрологической аттестации методики.
Выводы. Разработана методика определения фенольных и фурановых соединений в спиртных напитках, полученных из выдержанных зерновых
6•2017 ПИВО и НАПИТКИ 23
КАЧЕСТВО - ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОДУКЦИИ^
£ Ш
I
0
1
<
I ш I-
дистиллятов с применением метода высокоэффективной жидкостной хроматографии со спектрофотометриче-ским детектированием, которая может применяться для определения их содержания с целью определения подлинности алкогольной продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Макаров, С.Ю. Основы технологии виски / С. Ю. Макаров. — М.: Пробел-2000, 2011. — 196 с.
2. Савчук, С.А. Применение хроматографии и спектрофотометрии для идентификации подлинности спиртных напитков /
С.А. Савчук, В. Н. Власов, С.А. Апполонова // ЖАХ. — 2001. — Т. 56. — С. 246-264.
3. Савчук, С.А. Идентификация винодельческой продукции методами высокоэффективной хроматографии и спектрометрии / С. А. Савчук, В. Н. Власов // Виноград и вино России. — 2000. — № 5. — С. 5-12.
4. Lobo, I. Determination of phenolic com-poumnds from oxidation of lignin lake sediments by high-performance liquid chromatography / I. Lobo, A. A. Mozeto, O. B. Cass // Chro-matographia. — 2000. — Vol. 52. — № 11/12. — P. 727-731.
5. Rodriguez-Delgado, M.A. Separation of phenolic compounds by high-performamce liquid
chromatography with absorbance and fluori-metric detection / M. A. Rodriguez-Delgado // J. Chromatogr. A. — 2001. — Vol. 912. — № 2. — P. 249-257.
6. Jandera, P. RP-HPLC analysis of phenolic compounds and flavonoids in beverages and plant extracts using CoulArray detector / P. Jandera // J. Sep. Sci. — 2005. — Vol. 28. — P. 1005-1022.
7. Урсул, О.Н. Исследование физико-химических процессов при выдержке коньячных спиртов / О. Н. Урсул, И. М. Почицкая,
B.П. Курченко // Пищевая промышленность: наука и технологии. — 2009. — № 4 (2). —
C. 81-89. &
Методика количественного определения фенольных и фурановых соединений в спиртных напитках
Ключевые слова
выдержанные зерновые дистилляты; высокоэффективная жидкостная хроматография; спектрофотометрический детектор; фенольные соединения; фурановые соединения.
Реферат
Отсутствие объективных методов и показателей идентификации спиртных напитков, полученных из выдержанных зерновых дистиллятов, создает почву для их фальсификации. Один из ключевых показателей, позволяющий судить о продолжительности контакта зернового дистиллята с древесиной дуба и подлинности дистиллятов, - содержание и соотношение фенольных и фурановых соединений. Реализация мер по повышению качества испытаний алкогольной продукции и сырья для ее производства включает применение и внедрение современных инструментальных методов. Актуальное направление исследований заключается в разработке высокочувствительной методики определения содержания фенольных и фурановых соединений в спиртных напитках, полученных из выдержанных зерновых дистиллятов. В странах Европейского Союза контроль за содержанием фенольных и фурановых соединений в спиртных напитках осуществляют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. Работа выполнена сотрудниками ВНИИПБТ.В результате проведенных исследований разработана ВЭЖХ-методика количественного определения фенольных и фурановых соединений (галловой кислоты, элла-говой кислоты, 5-метилфурфурола. 5-гидроксиметилфурфурола, фурфурола, 4-гидроксибензальдегида, кониферилового альдегида. сиреневого альдегида, синапового альдегида, ванилина, ванилиновой кислоты, п-кумаровой кислоты, сиреневой кислоты) в спиртных напитках, полученных из выдержанных зерновых дистиллятов. Методика отличается простотой. надежностью, высокой точностью. В процессе идентификации контролируемый образец спиртного напитка предварительно подвергали пробоподготовке. которая заключалась в фильтровании образца через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Диапазон измерений массовых концентраций фенольных и фурановых соединений - 0,1-50,0 мг/дм3. Данная методика может применяться для дифференциации по возрасту спиртных напитков, полученных из выдержанных зерновых дистиллятов, а также для выявления фальсифицированной продукции.
Авторы
Медриш Марина Эдуардовна. канд. техн. наук;
Абрамова Ирина Михайловна. д-р техн. наук;
Поляков Виктор Антонович. д-р техн. наук, профессор, академик РАН;
Савельева Вера Борисовна. канд. техн. наук;
Гаврилова Дарья Алексеевна
ВНИИПБТ - филиал ФИЦ питания и биотехнологии,
111033, Россия, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4 Б,
[email protected], [email protected]
New Method of Quantitative Determination
of Phenolic Compounds and Furans in Alcoholic Beverages
Key words
aged grain distillates; high-performance liquid chromatography; spectrophotometry detector; phenolic compounds; furan compounds.
Abstract
The lack of objective methods and indicators for the identification of spirits derived from aged grain distillate, paves the way for their falsification. One of the key indicators to judge a contact of the grain distillate with oak wood distillates and authentication is a content ratio of phenolic compounds and furans. Implementation of measures to improve the quality of alcohol products and raw materials for its production includes the use and implementation of modern instrumental methods. The current direction of research is the development of a highly sensitive technique for determining the content of phenolic compounds and furans in alcoholic beverages obtained from aged grain distillates. In the European Union countries control of the content of phenolic compounds and furans in alcoholic beverages is carried out using high-performance liquid chromatography. The work was carried out by the VNIIPBT staff. The studies have developed a new HPLC method for the quantitative determination of phenolic compounds and furans (gallic acid, ellagic acid, 5-metilfurfurola, 5-hydroxymeth-yl furfural, 4-hydroxybenzaldehyde, coniferyl aldehyde, syringaldehyde, sinapic aldehyde, vanillin, vanillic acid, p-coumaric acid, lilac acid) in alcoholic beverages obtained from aged grain distillates. The methodology is simple, reliable, high accuracy. The identification process controlled sample liquor pre-exposed sample preparation, which consists in filtering the sample through a membrane filter with a pore diameter of 0.45 microns. The range of measurements of mass concentrations of phenolic and furan compounds is 0.1-50.0 mg/dm3. This technique can be used to differentiate the age of alcoholic beverages obtained from aged grain distillates, as well as to identify counterfeit products.
Authors
Medrish Marina Jeduardovna, Candidate of Technical Science; Abramova Irina Mihaylovna, Doctor of Technical Science; Polyakov Viktor Antonovich,
Doctor of Technical Science, Professor, Academician of RAS; Savelieva Vera Borisovna, Candidate of Technical Science; Gavrilova Dariya Alekseevna
VNIIPBT - branch of FRC of Nutrition and Biotechnology, 4b Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russia, [email protected], [email protected]
24 ПИВО и НАПИТКИ 6•2017
