В работе реализован подход, основанный на сочетании современных инструментальных методов анализа, обеспечивающий повышение информативности при исследовании химического состава 65% водно-спиртового экстракта дубовой клепки сильной, средней и слабой степени термической обработки, полученной в результате дробления специально подготовленной древесины дуба по специальной технологии. Методом капиллярного электрофореза установлено, что основными катионами в изученных образцах экстрактов, являются ионы Na+ и K+, на долю которых приходится до 90% от суммы идентифицированных катионов, остальное приходится на ионы NH4+, Ca2+ Mg2+. Суммарные массовые концентрации катионов варьировались в диапазоне 1.91-12.05 мг/дм3. Выявлена корреляция между интенсивностью термической обработки дубовой клепки и содержанием катионов. Показано, что в зависимости от продолжительности контакта водно-спиртового раствора с древесиной дуба процентное соотношение исследуемых компонентов к сумме идентифицированных катионов существенно меняется. Методом газовой хроматографии определен качественный и количественный состав летучих органических примесей. Установлено, что образец, приготовленный с использованием дубовой клепки сильной степени обжига, значительно отличается по составу анализируемых компонентов. Кроме метанола, содержание которого колебалось в диапазоне 0.000382-0.000512% об., уксусной кислоты – 7.09-9.95 мг/дм3 и 2-пропанола 0.42-0.65 мг/дм3, на 7 сутки обнаружено образование фурфурола 0.30 мг/дм3, на 21 сутки – этилформиата 1.29 мг/дм3, на 28 сутки – ацетальдегида 0.89 мг/дм3 и 2-фенилэтанола 0.21 мг/дм3. Экспериментально подтверждено, что значение pH оказывает влияние на ход химических реакций, в результате которых образуются вещества, формирующие вкус и аромат спиртных напитков, находящихся в контакте с древесиной дуба. Методом хромато-масс-спектрометрии в анализируемом растворе идентифицированы: ванилин, пиранон, пропиловый эфир азотной кислоты, уксусная кислота, фурфуриловый спирт, фурфурол, этиловый эфир карбаминовой кислоты, 5-гидроксиметилфурфурол, 5-метилфурфурол. Проведенное исследование позволит усовершенствовать технологии производства спиртных напитков и будет способствовать генерированию и накоплению новых знаний в предметной области.

Содержание отдельных анионов в зависимости от концентрации может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на органолептические характеристики алкогольных напитков. В работе исследована возможность использования метода капиллярного электрофореза в целях изучения анионного состава спиртных дистиллированных напитков. Для проведения исследований выбрана система капиллярного электрофореза PrinCE, обладающая необходимыми техническими характеристиками. В ходе исследований приготовлены рабочие растворы хлоридов, нитратов и сульфатов массовой концентрацией 0,1 мг/дм и 20,0 дм, соответствующие началу и концу предполагаемого диапазона измерений. Экспериментально определены лучшие рабочие параметры системы капиллярного электрофореза, необходимые для достижения оптимального разделения и чувствительности. Проведенные эксперименты показали, что полное разрешение сигналов хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов возможно при следующих условиях: длина и диаметр кварцевого капилляра 40 см и 50 мкм соответственно, напряжение +30 кВ, инжектирование гидродинамическим способом, давлением ввода 35 мБар, время ввода 20 сек, температура капилляра +25 °С, детектирование кондуктометрическое. Определены последовательность и время выхода пиков целевых анионов, построены калибровочные графики, подтверждена линейность, разработана схема промывки капилляра, обеспечивающая стабильность времени миграции. Установлено, что погрешность определения хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов предлагаемым способом не превышает 20 %. Для подтверждения применимости описанной электрофоретической процедуры в целях определения ионов неорганической природы в спиртных дистиллированных напитках проанализировано более 25 типичных образцов. Диапазон массовых концентраций определяемых ионов в исследованных образцах колебался в широких пределах: для хлорид-ионов от 0,57 до 18,25 мг/дм, для нитрат-ионов 0,08-3,33 мг/дм, для сульфат-ионов 0,29-8,57 мг/дм. Выявлена некоторая закономерность: в составе исследованных образцов виски превалировали хлорид- и сульфат-ионы, в составе образцов рома, текилы и самогона преобладали сульфат-ионы. Экспериментально подтверждено, что разработанная аналитическая процедура применима для экспрессного селективного определения хлорид-, нитрат-, сульфат-ионов за 4 мин в алкогольных напитках методом капиллярного электрофореза с кондуктометрическим детектированием. Предлагаемый подход может быть рекомендован для разработки метрологически аттестованной методики определения ионов неорганической природы в спиртных напитках. The content of individual anions, depending on the concentration, can have both positive and negative effects on the organoleptic characteristics of alcoholic beverages. The possibility of using the method of capillary electrophoresis in order to study the anionic composition of distilled alcoholic beverages was studied in this work. The PrinCE capillary electrophoresis system, which has the necessary technical characteristics, was chosen for the research. In the course of the research, working solutions of chlorides, nitrates and sulfates were prepared, with a mass concentration of 0.1 mg/dm and 20.0 dm, corresponding to the beginning and end of the proposed measurement range. The best operating parameters of the capillary electrophoresis system necessary to achieve optimal separation and sensitivity have been experimentally determined. The experiments performed have shown that the complete resolution of the signals of chloride, nitrate and sulfate ions is possible under the following conditions: the length and diameter of the quartz capillary are 40 cm and 50 μm, respectively, voltage +30 kV, hydrodynamic injection, injection pressure 35 mbar, time input 20s, capillary temperature +25 °C, conductometric detection. The sequence and exit times of target anion peaks were determined, calibration graphs were constructed, linearity was confirmed, and a capillary flushing scheme was developed to ensure the stability of migration times. It has been established that the error in determining chloride-nitrate-sulfate ions by the proposed method does not exceed 20 %. To confirm the applicability of the described electrophoretic procedure for the determination of inorganic ions in distilled alcoholic beverages, more than 25 typical samples were analyzed. The range of mass concentrations of the analyzed ions in the studied samples varied over a wide range: for chloride ions from 0.57 to 18.25 mg/dm, for nitrate ions 0.08- 3.33 mg/dm, for sulfat ions 0.29-8.57 mg/dm. A certain pattern was revealed: chloride and sulfate ions prevailed in the composition of the studied whiskey samples, sulfate ions prevailed in the composition of rum, tequila and moonshine samples. It has been experimentally confirmed that the developed analytical procedure is applicable for the rapid selective determination of chloride, nitrate, and sulfate ions in alcoholic beverages by capillary electrophoresis with conductometric detection. The proposed approach can be recommended for the development of a metrologically certified method for the determination of inorganic ions in alcoholic beverages.

Разработаны, внедрены в практику аналитического контроля и применены в научных исследованиях инструментальные экспрессные методики определения химического состава продуктов, полупродуктов и отходов спиртового и ликероводочного производства. Получены новые экспериментальные данные, и выявлены закономерности кинетики биотехнологических процессов. Developed, implemented in the practice of analytical control and applied in scientific research instrumental express methods for determining the chemical composition of products, intermediates and waste of alcohol and distillery production. New experimental data are obtained and the regularities of the kinetics of biotechnological processes are revealed.

Спиртные напитки пользуются высоким спросом у потребителей, что является предпосылкой для их фальсификации. Работа посвящена проблеме повышения достоверности идентификации химического состава спиртных напитков на основе метода газовой хромато-масс-спектрометрии. Предложен новый подход к обнаружению, идентификации и определению массовых концентраций целевых летучих примесей в спиртных дистиллированных напитках. В работе использовали газовый хроматограф «Маэстро 7820» с масс-селективным детектором Agilent 5975 в базовой комплектации и полярную капиллярную колонку FFAP. Параметры хроматографического анализа: объем инжектируемой пробы 0.2 мкл, температура инжектора 180…230 °С, задержка на выход растворителя 12 мин. Температурная программа термостата: 120 °С (плато 24 мин), подъем температуры по 14 °С/мин до 210 °С. Параметры работы масс-селективного детектора: режим сканирования - SCAN, температура нагрева источника ионов 205 °С, температура анализатора составляла 160 °С, напряжение на электронном умножителе 5 В. Идентификацию аналитов осуществляли путем сравнения экспериментальных масс-спектров и масс-спектров библиотеки NIST 11. Анализ основных характеристик зарегистрированных хроматограмм и хроматографических пиков позволили выявить возможность качественного и количественного определения целевых соединений. Проведенные экспериментальные и теоретические исследования выявили целесообразность разработки новой аналитической методики для целевой идентификации изоамилацетата, 1-бутанола, изоамилола, этилкапроата, этиллактата, этилкаприлата, уксусной кислоты, фурфурола, этилдеканоата, этиллаурата, фенилалкоголя, этилмиристата, каприловой кислоты и этилпальмитата. На примере исследования химического состава зерновых и ромовых дистиллятов, виски, рома, текилы, самогона экспериментально подтверждена возможность применения метода газовой хромато-масс-спектрометрии для идентификации 14 компонентов летучих органических примесей в ходе одного анализа. Результаты, полученные в ходе проведения исследований, могут быть использованы при решении задачи проектирования автоматизированных систем управления качественными характеристиками спиртных напитков, основанных на использовании искусственных нейронных сетей. Перспективой для дальнейших исследований является расширение перечня идентифицируемых веществ и разработка высокочувствительных методик их целевого определения методом газовой хромато-масс-спектрометрии. Alcoholic drinks are in high demand among consumers, which is a prerequisite for their falsification. The consumption of counterfeit drinks can pose an increased risk to human life and health. The article is devoted to the problem of increasing the reliability of identification of the chemical composition of alcoholic beverages based on the method of gas chromatography-mass spectrometry. A new approach to the detection, identification and quantitative determination of volatile organic impurities in distilled alcoholic beverages is proposed. Used a Maestro 7820 gas chromatograph with an Agilent 5975 mass-selective detector as standard and an FFAP polar capillary column. Chromatographic analysis parameters: volume of injected sample 0.2 µl, helium was used as a carrier gas, gas flow rate through the column 1.0 ml/min. injector temperature 180...230 °C, delay for solvent output 12 min. Temperature program of the thermostat: 120 °C (plateau 24 min), temperature rise by 14 °C/min to 210 °C. Parameters of operation of the mass-selective detector: SCAN mode - SCAN, the heating temperature of the ion source is 205 °C, the temperature of the analyzer was 160 °C, the voltage on the electronic multiplier is 5 V. Analytes were identified by comparing the experimental and mass spectra of the NIST 11 library. Analysis of the main characteristics of the recorded in the course of research, the possibility of qualitative and quantitative determination of substances was found. Experimental and theoretical studies have revealed the feasibility of developing a new analytical methodology for the targeted identification of isoamyl ether of acetic acid, butyl alcohol, isoamyl alcohol, ethyl ether of capronic acid, ethyl ether of lactic acid, ethyl ether of caprylic acid, ethanoic acid, 2- furancarbaldehyde, ethyl ether of hexanoic acid, ethyl ether of dodecanoic acid, phenylethyl alcohol, ethyl ether myristic acid, caprylic acid, ethyl ether of palmitic acid. On the example of studying the chemical composition of grain and rum distillates, whiskey, rum, tequila, samogon, the possibility of using the chromatography with mass spectrometric detector for the identification of 14 components of volatile organic impurities in the course of one analysis has been experimentally confirmed. The results of the stuy are applicable for solving various problems, including for use in automated systems for excellence control and care of alcoholic drink based on artificial neural networks. The prospect for further research is the expansion of the list of identifiable substances and the development of highly sensitive methods for their targeted determination by determination by chromatography with a mass-selective detector.

Alcoholic beverages are complex multicomponent objects. Their quality and safety control is a serious analytical task that requires new, more accurate instrumental methods, e.g., chromatography-mass spectrometry. The research involved domestic and foreign whiskey, other alcoholic beverages, and 40% water-alcohol model solutions. The analytical studies were carried out on a Maestro 7820A gas chromatograph GC with an Agilent Technologies 5975 Series MCD mass selective detector, a G4513A autosampler, and a high polarity FFAP capillary column. The research revealed the optimal parameters of chromatographic separation and mass spectrometric detection. The relative measurement error remained below 25% in the range of 1.0–10 mg/dm3 and 18% in the range of 10–500 mg/dm3. These modes were used to study the composition of the volatile organic impurities. The largest proportion of the total volatile impurities was 34.84–58.08% isoamylol, 17.31–26.76% acetic acid, and 12.50–21.28% isobutanol. Other chemical compounds were not so abundant: 0.34–0.86% isoamyl acetate, 0.13–0.39% 1-butanol, 0.03–0.06% 1-pentanol, 0.40–11.20% ethyl lactate, 0.16–2.74% ethyl caprylate, 1.40–6.44% furfural, 0.18–14.60% ethyl caprate, 0.74–2.97% ethyl laurate, and 1.75–2.39% 2-phenylethanol. The maximal total content of volatile organic impurities was 2040.30 mg/dm3: it was registered in apple samogon. The minimal total content of volatile organic impurities was 392.16 mg/dm3 in the unaged rum distillate sample. The new method proved highly accurate in determining the qualitative and quantitative composition of twelve volatile consumable components in whiskey. The procedure took 17 min; it can be applied to mass concentrations of volatile impurities in such alcoholic beverages as grape-brandy, rum, tequila, brandy, samogon, rum, and various distillates.