На правах рукописи

Зайчик Борис Цалерьевич

РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ, ПРИГОТОВЛЕННОЙ ИЗ ВИННЫХ

ДИСТИЛЛЯТОВ

Специальности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства»

05.18.07 – «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва –

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств» (ГОУВПО МГУПП) доктор технических наук Научные руководители:

профессор Щербаков Сергей Сергеевич, доктор биологических наук, профессор, Королева Ольга Владимировна доктор технических наук

Официальные оппоненты:

профессор Карпиленко Геннадий Петрович, кандидат технических наук Тягилева Марина Геннадьевна Российский государственный

Ведущая организация:

аграрный университет - МСХА имени К.А.Тимирязева

Защита состоится «» _ 2011 года в _ часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.03 при ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, 11, ауд. 302.

Автореферат размещен на сайте www.mgupp.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 125080, Волоколамское шоссе, 11, МГУПП, ученому секретарю.

Автореферат разослан « » 2011 года.

Ученый секретарь совета кандидат технических наук Белявская И.Г.

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Развитие технологий производства алкогольных напитков, значительное расширение ассортимента и включение в технологические схемы производства вспомогательных материалов делает насущной проблему создания методов и систем контроля качества и безопасности сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на различных этапах технологического процесса. Коньячная продукция, как особый вид алкогольных напитков, имеет строго определенные требования к самому винограду и его последующей переработке для получения коньячного спирта и готового коньяка.

Качественным коньяком может считаться продукт, произведенный в строгом соответствии с технологическими инструкциями, соответствующий нормативной документации, c удовлетворительной органолептической оценкой и характерными физико-химическими свойствами.

На этапе переработки винограда для получения коньячных спиртов основную роль в качестве маркеров аутентичности играют летучие вещества, традиционно анализируемые газохроматографическими методами.

Важной стадией технологического процесса производства коньяка следует считать его выдержку в контакте с древесиной дуба, приводящую к трансформации лигнина, экстракции фенольных соединений и других биологически активных веществ. Для изучения продуктов, переходящих в коньяк на этой стадии, могут использоваться такие параметры, как антиоксидантная емкость (АОЕ), общее содержание полифенолов, содержание ароматических альдегидов и других индивидуальных фенольных соединений. Для характеристики этих компонентов применяются высокоэффективная жидкостная хроматография и капиллярный электрофорез. Следует также отметить, что несмотря на большой объем данных о химическом составе коньяков, установлены лишь отдельные зависимости между содержанием определенных компонентов и органолептическими характеристиками продукта.

Набор показателей, необходимых в Российской Федерации для установления качества коньяка, не всегда достаточен для точной оценки качества продукции. В международной практике при анализе крепких алкогольных напитков исследуется расширенный, по сравнению с РФ, спектр физико-химических параметров, характеризующих правильность проведения ключевых стадий производства коньячной продукции.

В связи с этим в настоящее время решение проблемы, связанной с созданием системы контроля качества и безопасности коньяков, является актуальным.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – разработка системы контроля качества крепких алкогольных напитков, приготовленных на основе дистиллятов из виноградного сырья, по физико-химическим показателям готовой продукции.

Для достижения выбранной цели были поставлены и решены следующие задачи:

разработка новых и модификация существующих методов анализа коньячной продукции;

исследование отобранных образцов коньячной продукции различными физико-химическими методами и проведение их органолептической оценки;

верификация результатов органолептического анализа и данных физикохимических методов для выбора маркеров аутентичности коньячной продукции с использованием методов математического моделирования;

разработка новой методики контроля качества продукции, приготовленной на основе дистиллятов из виноградного сырья, на основании выбранных параметров и апробация ее эффективности.

';

Научная новизна. Впервые изучена АОЕ биологически активных веществ – полифенолов на репрезентативной выборке коньячной продукции. Исследована корреляция содержания фенольных соединений и производных фурана с антиоксидантной емкостью коньяков двумя независимыми методами.

Впервые изучена динамика антиоксидантной емкости коньяков в процессе их старения.

Газохроматографическими методами определен состав летучих компонентов для контроля качества дистилляции в коньячной продукции и впервые проведена газохроматографическими методами анализа.

На основании результатов математического моделирования установлены маркеры аутентичности коньяков, определяющие качество готовой продукции.

Практическая значимость. На основе проведенных исследований разработана и утверждена «Методика определения дополнительных показателей для идентификации подлинности коньячной продукции», которая позволяет оценивать качество проведения технологических процессов и готовой коньячной продукции экспресс-методами, а также подтверждать соответствие продукции заявленному качеству. Последнее может быть использовано в таможенных лабораториях и экспертно-криминалистических центрах РФ.

Разработанная методика комплексного экспресс-анализа коньячной продукции внедрена в качестве вспомогательной в ИЛ ИНБИ РАН РОСС RU.0001.21.ПЮ.39.

Экономическая эффективность от внедрения методики составляет 76,7 руб.

при анализе одного образца продукции. Социальный эффект заключается в ограничении появления на рынке образцов коньячной продукции, не соответствующих заявленным характеристикам и зачастую опасных для здоровья потребителя.

Международной конференции "Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности" (г. Москва, 2007г., диплом), выставке Научнотехнического творчества молодежи НТТМ (г. Москва, 2008г., диплом), VI Международной конференции "Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности" (г. Москва, 2008г., диплом), Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2009г., диплом), конференции Ломоносов-2009 (г. Москва, 2009г., диплом) и III Межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (г. Москва, 2010г.). Работа поддержана Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках программы У.М.Н.И.К. (г. Москва, 2010, грамота).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, включая статьи в рецензируемых журналах и тезисы, в т.ч. 3 публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из списка сокращений, введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, библиографического списка использованной литературы и машинописного текста, дополнительно 32 страницы занимают 5 приложений. Работа содержит 27 рисунков и 52 таблицы. Список использованной литературы включает 176 источников, в том числе 92 зарубежных.

2 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГХ – газовая хроматография;

ГХ-МС – газовая хроматография с масс-селективным детектором;

ГХ-ПИД – газовая хроматография с пламенно-ионизационным детектором;

АОЕ – антиоксидантная емкость;

ВЭЖХ – высокоэффективная жидкостная хроматография;

ВЭКЭ – высокоэффективный капиллярный электрофорез;

ABTS – (2,2'-азино-ди-{3-этилбензтиазолин сульфонат});

н/до – нет достоверных отличий;

антиоксидантной емкости в эквивалентах тролокса по отношению к катион-радикалу ABTS;

ORAC (ORAC-FL) – Oxygen Radical Absorption Capacity – метод измерения антиоксидантной емкости по отношению к пероксильному радикалу;

«ф», «f» – индекс обозначения некачественных образцов;

«п», «au» – индекс обозначения качественных образцов.

3 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре освещены вопросы, связанные с технологией переработки винограда и получением коньячной продукции, проведен анализ влияния технологических процессов на химический состав коньяков и, соответственно, на их качество и органолептические показатели. Рассмотрен химический состав коньяков различных производителей РФ, Франции и стран СНГ и спектр методов, применяемых для изучения химического состава коньячной продукции на различных стадиях технологического процесса.

В результате анализа данных литературы установлены проблемы, связанные с оценкой качества коньяков, и сформулированы цели и задачи исследования.

4 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследований В соответствии с целью и задачами работы объектами исследований служили производителей РФ, Франции и стран СНГ. Все данные об образцах были взяты с этикеток соответствующих образцов, т.е. являются заявленными производителями и проверке не подвергались.

Методы исследований 1. Определение состава летучих компонентов проводили методом ГХ на ГХМС Shimadzu GC-MS QP 2010. («Shimadzu», Япония) с использованием разработанного протокола пробоподготовки и на ГХ-ПИД Кристалл 5000.2.

(«Хроматек», Россия).

2. Определение содержания высших спиртов, сложных эфиров и альдегидов проводили согласно ГОСТ Р 51618-2009.

3. Определение ароматических альдегидов проводили методом капиллярного электрофореза с использованием системы ВЭКЭ «Beckman Coulter P/ACE MDQ Capillary Electrophoresis System» («Beckman Coulter», США) и методом ВЭЖХ на хроматографе «Knauer Smartline» («Knauer», Германия).

4. Определение фенольных соединений и производных фурана проводили методом ВЭЖХ на хроматографе «Knauer Smartline» («Knauer», Германия).

5. Определение общего содержания фенольных соединений проводили с использованием реактива Фолина-Чокальтеу в соответствии с методом, предусмотренным Международной организацией винограда и вина (МОВВ).

6. Определение антиоксидантной емкости по отнощению к катион-радикалу ABTS и пероксильному радикалу проводили на спектрофотометре Cary Bio («Varian», США) и микропланшетном фотометре-флуориметре Zenyth 3100 (Anthos, Австрия).

предусмотренным Международной организацией винограда и вина (МОВВ).

8. Органолептический анализ коньяков проводили в соответствии с методом, предусмотренным Международной организацией винограда и вина (МОВВ).

9. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью программ SPSS Statistica 17.0, Биостатистика и Microsoft Office Excel 2003.

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Первым этапом анализа было предварительное разделение образцов на основе органолептических характеристик. По результатам органолептического тестирования все анализируемые образцы были условно разделены на две группы: образцы, получившие неудовлетворительную дегустационную оценку (n=31) и образцы с удовлетворительной дегустационной оценкой (n=81). Образцам с удовлетворительной дегустационной оценкой был присвоен индекс «п» («au»), и они условно были названы качественными (аутентичными), с неудовлетворительной – «ф» («f»), и они были условно названы некачественными (фальсифицированными).

5.2 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ДИСТИЛЛЯЦИИ

Исследование летучих соединений с использованием ГХ-МС Анализ летучих соединений методом ГХ-МС проводили с целью скрининга химических соединений, которые могли бы служить критериями качества дистилляции как одного из важных этапов производства коньяка.

По результатам исследования проведен количественный и качественный анализ расхождений между сформированными группами образцов. В результате выделено 21 соединение, которое предположительно можно считать критериями качества дистилляции. Эти соединения можно разбить на две группы: качественные и количественные маркеры. Большинство выбранных в качестве маркеров соединений относятся к классу этиловых эфиров и вносят существенный вклад в формирование аромата коньячной продукции. Среди качественных маркеров следует особо отметить диэтиловый эфир бутандиовой кислоты, присутствие которого свидетельствует об использовании виноградного спирта. Учитывая, что метод ГХМС достаточно трудоемкий и дорогостоящий, следующим этапом был выбор ограниченного числа маркеров и подбор условий для их серийного анализа методом ГХ-ПИД.

Из 21 соединения для последующего количественного анализа в качестве маркеров были выбраны этиловые эфиры гексановой, октановой, декановой, бензойной и бутандиовой кислот.

Исследование летучих соединений с использованием ГХ-ПИД Анализ 112 образцов этим методом был направлен на решение следующих задач: идентифицировать те критерии качества – количественные маркеры – которые были ранее выбраны методом ГХ-МС, и сравнить сходимость химических и ГХ методов их анализа для последующего использования метода ГХ как обобщающего метода определения не только физико-химических характеристик коньячной продукции, но и установления качества технологических процессов и готовой продукции.

В результате анализа летучих соединений с использованием ГХ-ПИД, установлено, что фальсифицированные образцы имеют достоверные отличия