CC BY
11
УДК. 663.25 DOI 10.24411/0235-2486-2020-10152
Влияние географического места происхождения на изотопные характеристики элементов этанола и водной компоненты вина
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
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФГБНУ ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, Москва
Дата поступления в редакцию 13.08.2020 * [email protected]
Дата принятия в печать 30.11.2020 © Оганесянц Л.А., Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Свиридов Д.А., 2020
Реферат
В связи с повышением интереса потребителя к отечественным винам с защищенным географическим указанием наиболее остро встает вопрос о способе их идентификации. Одним из наиболее эффективных способов подтверждения места происхождения вина в мировой практике является комплексное исследование с использованием метода изотопной масс-спектрометрии. Были отобраны 33 образца свежего винограда из разных географических зон (Краснодарский край, Республика Крым, Республика Дагестан). Полученное из них виноградное сусло сбраживалось в лабораторных условиях. В образцах вина исследовали показатели 613С, о180 и Ш этанола и показатель 6180 водной компоненты. Установлено, что значения исследуемых показателей для образцов из Краснодарского края, Республики Крым и Республики Дагестан находятся в близких диапазонах, что при отсутствии базы данных не позволяет достоверно идентифицировать образцы из этих регионов по месту их происхождения. Таким образом, идентификация вина должна происходить путем сравнения значений определенного набора показателей исследуемого образца с установленными базовыми данными, полученными путем анализа вин, произведенных из винограда, отобранного из заявленного места производства. Для реализации данного подхода необходим ежегодный мониторинг, позволяющий установить отношения изотопов, характерные для определенного места происхождения и конкретного года урожая. Поскольку показатель 6180 водной компоненты вин получен в традиционных винодельческих регионах России, варьируется в достаточно узких пределах - от 0,72 %о (Дагестан) до 9,50 %о (Крым), возможно в отдельных случаях совпадение числовых значений данного критерия для двух географических точек, находящихся на значительном расстоянии друг от друга. В связи в этим необходимо использовать дополнительные идентификационные показатели, например, содержание микро- и редкоземельных элементов.
Ключевые слова
виноград, вино, изотопная масс-спектрометрия, идентификация, место происхождения Для цитирования
Оганесянц Л.А., Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Свиридов Д.А. (2020) Влияние географического места происхождения на изотопные характеристики элементов этанола и водной компоненты вина // Пищевая промышленность. 2020. № 12. С. 78-80.
Geographical place of origin influence on isotope characteristics of ethanol elements and wine aquatic component
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
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: August 13, 2020 * [email protected]
Accepted: November 30, 2020 © Oganesyants L.A., Panasyuk A.L., Kuz'mina E.I., Sviridov D.A., 2020
Abstract
In connection with the increasing consumer interest in domestic wines with a protected geographical indication, the most acute issue is the method of their identification. One of the most effective ways to confirm the wine place of origin in world practice is a comprehensive study using isotope mass spectrometry. 33 samples of fresh grapes from different geographical areas (Krasnodar Territory, Republic of Crimea, Republic of Dagestan) were selected. The obtained from them grape must was fermented under laboratory conditions. In wine samples, the 513C, o18O and 5D values of ethanol and the 518O of water component index were researched. It was found that the values of researched parameters for samples from Krasnodar Territory, the Republic of Crimea and the Republic of Dagestan are in close ranges, which, in the database absence, does not allow to reliably identify samples from these regions by their place of origin. Thus, the wine identification should be carried out by comparing the values of a certain indicators set of the test sample with the established baseline data, obtained by analyzing wines, produced from grapes, selected from the declared production place. To implement this approach, annual monitoring is required to establish isotope ratios specific to a particular place of origin and a particular crop year. Since the 518O indicator of the wines water component was obtained in traditional wine-making regions of Russia, it varies within rather narrow limits, from 0.72 %o (Dagestan) to 9.50 %o (Crimea), it is possible in some cases that the numerical values of this criterion for two geographical points located at a considerable distance from each other. In this regard, it is necessary to use additional identification indicators, for example, the content of micro- and rare-earth elements.
Key words
grapes, wine, isotope mass spectrometry, identification, place of origin For citation
Oganesyants L.A., Panasyuk A.L., Kuz'mina E.I., Sviridov D.A. (2020) Geographical place of origin influence on isotope characteristics of ethanol elements and wine aquatic component // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2020. No. 12. P. 78-80.
ENGiNEERiNG AND TECHNOLOGY
Введение. В последние годы в Российской Федерации особое внимание уделяется производству вин из отечественного сырья. Недавно вступил в силу Федеральный закон N 468-ФЗ «О виноградарстве и виноделии в Российской Федерации», который определяет понятие «вино России» как вино, произведенное из винограда, выращенного на территории Российской Федерации. При этом вина с контролируемой региональной принадлежностью (ЗГУ и ЗНМП) пользуются популярностью среди потребителей благодаря их высокому и стабильному качеству, обусловленному благоприятными почвенно-климатическими условиями места происхождения винограда и строго регламентированной технологией производства. Высококачественные вина с указанным происхождением обычно весьма дороги и приносят производителям высокие доходы. однако при этом остается опасность подмены местной продукции сырьем из других винодельческих зон, поэтому контроль подлинности географического места происхождения вин является важным и приоритетным
направлением, способствующим защите производителей высококачественных вин. На сегодняшний день при идентификации места происхождения вин по измерению изотопов их водной компоненты используется метод изотопной масс-спектрометрии. Изотопные характеристики водной компоненты виноградной ягоды, а как следствие вина, определяются как уникальными геохимическими факторами отдельно взятой зоны, так и климатическими условиями года урожая. Таким образом, показатель 5180 водной компоненты вина является одним из наиболее информативных при подтверждении места происхождения винодельческой продукции.
Также данным методом проводятся исследования показателей 513С, 5180 и SD этанола с целью выявления наличия в винодельческих продуктах спиртов невиноградного происхождения. Помимо этого, являются перспективными работы, направленные на изучение состава микро-и редкоземельных элементов, результаты которых могут использоваться в дополнение к изучению изотопных характеристик
[1-4].
Цель исследования - изучение зависимости значений показателей изотопных характеристик элементов этанола и кислорода водной компоненты вин от географического места произрастания винограда.
Объекты и методы исследования.
Объектами исследования являлись образцы различных сортов винограда из разных регионов Российской Федерации (Краснодарский край, Республика Крым, Республика Дагестан, Московская область). Измерения выполнялись с помощью изотопного масс-спектрометра IRMS (IRMS - масс-спектрометрический 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. В лабораторных условиях ВнИИПБиВП были переработаны 33 образца винограда красных и белых сортов из различных географических зон. Для получения
виноматериалов проводили брожение сусла белых сортов винограда, красные сорта винограда сбраживали на мезге. Брожение проводили при температуре 22+2 °С, использовали сухие дрожжи.
В исследуемых образцах вина определяли значения показателей 513С, 5180 и SD этанола полученных вин. Распределение значений показаны на рис. 1.
Значения показателей изотопных характеристик элементов этанола в исследуемых образцах находятся в следующих диапазонах:
813С от минус 29,29 % до минус 25,62 %;
818О от 12,99 % до 24,30 %;
8D от минус 219,44 % до минус 186,47 %.
Полученные значения согласуются с ранее проведенными исследованиями и литературными данными [5-8].
Как было указано ранее, по литературным данным показатель 8180 водной компоненты вина в наибольшей степени отражает особенности географической зоны и является важным элементом для статистической модели. На рис. 2 представлены данные значений показателя 8180 водной компоненты вина для образцов, отобранных в Краснодарском крае, Республике Дагестан, Республике Крым и Московской области.
На рис. 2 видно, что диапазоны полученных значений по исследуемым регионам схожи между собой. исключение составляют значения показателя 818О водной компоненты для образцов, отобранных в московской области, которые лежат в области отрицательных значений (минус 0,01 % и минус 2,93 %). Это объясняется тем, что содержание тяжелого изотопа 18О в метеорных и грунтовых водах, которые питают виноградное растение, уменьшается по мере удаления географического места суши от океана, и как следствие значение этого показателя смещается в сторону отрицательных величин.
i? 6 ГО
«5
m 4
£ 2
ж
□
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
18
i?14
ГО
li-i |<£-
о 10
ES 6
12
810
<р 8 8
4
-30,0 -29,5 -29,0 -28,5 -28,0 -27,5 - 27,0 -26,5 -26,0 -25,5 - 25,0
8180, % 818С, %
Рис. 1. Распределение значений показателей 813С, 880 и 8й этанола исследуемых образцов вин
-225 -220 -215 -210 -205 -200 -195 -190 -185 -180 518С, %
8
16
7
6
8
3
4
2
0
ISSN 0235-2486 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 12/2020 79
ч1
LT)
со о
гч U о_
-1
1 1
I I е. Краснодарский в Дагестан л Крым i: Московская об край ласть
• • • U Ж 1 ФА * * i A * ■ • A к
A • A • * ■ A X
* * A
-3
-2
-1
0 1 РС1, 71.07 %
Рис. 3. График распределения образцов в пространстве признаков
2
2
3
4
Все полученные данные были статистически обработаны с использованием метода главных компонент (РСА), который позволяет сократить размерности пространства признаков до двух с минимальной потерей полезной информации. Результат представлен на рис. 3.
На рис. 3 видно, что области признаков образцов, отобранных в республике Крым, Краснодарском крае и Республике Дагестан, в значительной степени перекрывают друг друга. Это говорит о том, что диапазоны полученных значений для данных регионов очень близки между собой, что не позволяет достоверно идентифицировать образцы по месту их происхождения. Однако образцы, отобранные в Московской области, находятся в удалении от основной области скопления образцов. Наиболее значимые различия наблюдаются по показателям 518О водной компоненты (рис. 2) и 518О этанола. Значения 518О этанола для образцов из Московской области составило 12,99 %о и 14,98 %о при среднем значении по образцам из других регионов 19,99 % и стандартном отклонении 2,12 %.
Заключение. В рамках проведенной работы были получены новые данные по значениям изотопных отношений элементов этанола и водной компоненты вин из основных винодельческих регионов России (Республика Крым, Краснодарский край, Республика Дагестан). Было установлено, что диапазоны значений исследуемых показателей для данных регионов очень близки между собой, что затрудняет проведение идентификации.
Идентификация образцов вина по географическому месту происхождения должна выстраиваться по принципу определения «отпечатков пальцев», то есть значение определенного набора показателей исследуемого образца вина должно проходить в сравнении с установленными числовыми значениями для конкретного места происхождения. В связи в этим необходим ежегодный мониторинг, позволяющий установить отношения изотопов, характерные не только для определенного места культивирования винограда, но и для конкретного года урожая, а также следует выявить дополнительные идентификационные показатели среди микро- и редкоземельных элементов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Точилина, Р.П. Особенности минерального состава вин как идентификационный показатель места происхождения (Краснодарский край) // Пиво и напитки. - 2017. - № 5. - С. 28-32.
2. Christoph, N. Authentication of Food and Wine / N. Christoph, A. Rossmann, C. Schlicht // American Chemical Society. - 2006. -P. 166-179.
3. Drivelos, S.A. Multi-element and multiisotope-ratio analysis to determine the geographical origin of foods in the European / S.A. Drivelos C.A. Georgiou // TrAC Trends in Analytical Chemistry. - 2012. - Vol. 4. - P. 38-51.
4. Kelly, S. Tracing the geographical origin of food: the application of multi-element and multi-isotope analysis / S. Kelly, K. Heaton, J. Hoogewerff // Trends in Food Science & Technology. - 2005. - Vol. 16. - Issue 12. -P. 555-567.
5. Oganesyants, L.A. Isotope mass spectrometry application for the abiogenic
alcohols detection in grape wines / L.A. Oganesyants, A.L. Panasyuk, E.I. Kuz'mina, D.A. Sviridov // News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. - 2019. - Vol. 3. -No. 435. - P. 53-59.
6. Camin, F. Climatic and geographical dependence of the H, C and 0 stable isotope ratios of Italian wine / F. Camin, N. Dordevic, R. Wehrens // Analytica Chimica Acta. - 2015. -Vol. 853. - P. 384-390.
7. Adami, L. Characterization of wines according the geographical origin by analysis of isotopes and minerals and the influence of harvest on the isotope values / L. Adami, S.V. Dutra, A.R. Marcon // Food Chemistry. -2013. - Vol. 141. - P. 2148-2153.
8. Dordevic, N. Statistical methods for improving verification of claims of origin for Italian wines based on stable isotope ratios / N. Dordevic, R. Wehrens, G.J. Postma // Analytica Chimica Acta. - 2012. - Vol. 757. -P. 19-25.
REFERENCES
1. Tochilina RP. Osobennosti mineral'nogo sostava vin kak identifikacionnyj pokazatel' mesta proiskhozhdeniya (Krasnodarskij kraj) [Characteristic of the Wines Mineral Composition as an Indicator of the Place of Origin (Krasnodar Region)]. Pivo i napitki [Beer and beverages]. 2017. Vol. 5. P. 28-32 (in Russ.).
2. Christoph N, Rossmann A, Schlicht C. Authentication of Food and Wine. American Chemical Society. 2006. P. 166-179.
3. Drivelos SA, Georgiou CA. Multi-element and multi-isotope-ratio analysis to determine the geographical origin of foods in the European. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2012. Vol. 4. P. 38-51.
4. Kelly S, Heaton K, Hoogewerff J. Tracing the geographical origin of food: the application of multi-element and multi-isotope analysis. Trends in Food Science & Technology. 2005. Vol. 16. Issue 12. P. 555-567.
5. Oganesyants LA, Panasyuk AL, Kuz'mina EI, Sviridov DA. Isotope mass spectrometry application for the abiogenic alcohols detection in grape wines. News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. 2019. Vol. 3. No. 435. P. 53-59.
6. Camin F, Dordevic N, Wehrens R. Climatic and geographical dependence of the H, C and 0 stable isotope ratios of Italian wine. Analytica Chimica Acta. 2015. Vol. 853. P. 384-390.
7. Adami L, Dutra SV, Marcon AR. Characterization of wines according the geographical origin by analysis of isotopes and minerals and the influence of harvest on the isotope values. Food Chemistry. 2013. Vol. 141. P. 2148-2153.
8. Dordevic N, Wehrens R, Postma GJ. Statistical methods for improving verification of claims of origin for Italian wines based on stable isotope ratios. Analytica Chimica Acta. 2012. Vol. 757. P. 19-25.
Авторы
Оганесяны, 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 ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, Москва, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
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
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, 7, Rossolimo str., Moscow, 119021, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
